Когерентные и некогерентные сверхпроводниковые терагерцовые детекторы на основе тонких пленок NbN и YBaCuO тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

МЕЛЕДИН Денис Владимирович

Когерентные и некогерентные . сверхпроводниковые терагерцовые детекторы на основе тонких пленок и УВаСиО

•и.

)

Специаньность 01.04.03 - радиофизика АВТОРЕФЕРАТ

I диссертации на соискание ученой степени

| кандидата физико-математических наук

I

I

I

I

Й

I

I

I

I

I

Москва-2003

Работа выполнена в Московском педагогическом государственном университете на кафедре общей и экспериментальной физики физического факультета

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

ГОЛЬЦМАН ГРИГОРИЙ НАУМОВИЧ Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, старший

научный сотрудник ОВСЯННИКОВ ГЕННАДИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ТИХОНОВ ВАСИЛИЙ ВЛАДИМРОВИЧ

Ведущая организация: Институт прикладной физики Российской Академии

Наук, Нижний Новгород

Защита состоится " У^ " 2003 года в ^^^часов на заседании

Диссертационного совета К 212.154.08 при Московском педагогическом государственном университете (119891, г. Москва, ул. М.Пироговская, д.29, ауд.30).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета (г. Москва, ул. М. Пироговская, д.1, МПГУ).

Автореферат разослан "_"_2003 года.

Ученый секретарь диссертационного совета_ у^ /Гу Ильин В. А.

I 62.85"

V

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Изучение межпланетного и межзвездного пространства происходит, главным образом, на основании исследования их электромагнитного излучения. За годы своего развития радиоастрономия обогатила человечество знаниями о природе явлений, происходящих внутри космических объектов и окружающего пространства. По мере развития технологии появились возможности проводить измерения в ранее недоступных субмиллиметровой (субММ) и дальней инфракрасной области спектра (дальняя ИК) с длинами волн от 100 до 1000 мкм (300 ГГц-3 ТГц), именуемой еще терагерцовым диапазоном. В силу того, что основные исследуемые в радиоастрономии объекты имеют температуру порядка 100 К, максимум их спектра излучения находится именно в этих областях. Характерные линии излучения атомов и молекул, таких как вода, СО и др. могут дать исчерпывающую информацию об областях формирования звезд, где окружающий их газ облучается горячей молодой звездой.

Еще одной областью науки и техники, где очень актуально использование тера-герцовых приемников является физика атмосферы и мониторинг ее загрязнения. Вращательные переходы молекул некоторых газов, находящихся в атмосфере и верхней тропосфере, таких как вода, кислород, хлор, соединения азота могут служить для мониторинга целостности озонового слоя, и причин его разрушения; и как следствие этого, глобального потепления и техногенного загрязнения атмосферы.

Проведение радиоастрономических наблюдений с поверхности Земли затруднено сильным но1 лощением терагерцового излучения в атмосфере, в основном парами воды. Для проведения исследований с поверхности Земли на частотах близких к 1 ТГц и выше возможно использовать только так называемые окна прозрачности с относительно высоким коэффициентом пропускания [1]. На сегодняшний день только начинается освоение окон прозрачности около диапазонов 1.03, 1.35 и 1.5 ТГц, коэффициент пропускания атмосферы в которых не больше 40%, например в высокорогорных областях Чили [1].

Условия проведения наблюдений вынуждают создавать радиообсервагории в труднодоступных высокогорных районах или с базированием на самолете, воздушном шаре или искусственном спутнике.

В ряде задач, не требующих высокого разрешения, возможно применение приемников прямого детектирования (некогерентных). К ним относятся, например, разные виды болометров, рабо1ающие как при комнатной температуре, так и в криостатных системах при низких температурах. Здесь же находят применение детекторы на основе джо-зефсоновских переходов (ДП), преимущественно в миллиметровой (ММ) области спектра. Современные технологии позволили создать на основе низкотемпературных сверхпроводников (НТСП) высокочувствительные детекторы и смесители с шумовой температурой до нескольких десятков кельвин [2]. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) позволило расширить частотный диапазон применения (до нескольких терагерц) для устройств на их основе.

В спектроскопии высокого разрещения.42./АЗ.а106) применяются гетеродинные

приемники (ко1 ерентные). Основным является нелинейный

4 БИБЛИОТЕКА I

(ьимпиккл 1 •-.. ' ..........

элемент, смешивающий сигнальное излучение малой мощности, улавливаемое антенной, с излучением большой мощности близкой частоты, подаваемым на смеситель от гетеродина. До последнего времени в терагерцовом диапазоне в качестве приемного элемента использовались диоды Шоттки, работающие в широком диапазоне температур, несмотря на резкое ухудшение чувствительности с ростом частоты. Однако недостатком смесителей на диоде Шоттки является большая оптимальная мощность гетеродина (порядка нескольких милливатт), что труднодостижимо в коротковолновой части субММ диапазона из-за отсутствия мощных перестраиваемых твердотельных источников излучения.

Значительный прогресс был достигнут с разработкой малошумящих смесителей, использующих туннельный переход "сверхпроводник-изолэтор-сверхпроводник" (СИС) [3]. Данный тип гетеродинного приемника сочетает предельно низкую шумовую температуру, близкую к квантовому пределу, с широкой полосой промежуточных частот, а также требует малую оптимальную мощность гетеродина и отличается стабильностью к ее флуктуациям в процессе измерений. Однако их шумовая температура испытывает значительный рост, когда частота излучения приближается или превышает величину энергетической щели сверхпроводящего материала, из которого он изготовлен (порядка 0.7 ТГц для ниобия).

Из данного обзора можно сделать вывод о том, что параметры существующих приемников недостаточны для регаения некоторых важных практических задач. Таким образом, актуальность настоящей работы заключается в исследовании чувствительных приемников терагерцового диапазона как когерентных, так и некогерентных.

Инструментом для решения задач, не требующих высокого разрешения могут послужить ВТСП приемники на основе эффекта Джозефсона. Одним из самых воспроизводимых типов YBaCuO ДП, являются ДП, изготовленные на бикристаллической подложке. Для них характерна малая электрическая емкость и наличие туннельной компоненты проводимости. Ее происхождение было связано с неупругим резонансным туннелирова-нием квазичастиц через конечное число локализованных состояний (JIC). Применение цепочек ДП расширяет динамический и частотный диапазон и улучшает согласование с принимаемым излучением. Исследование взаимодействия ММ и СубММ излучения с YBaCuO ДП на бикристаллической подложке и последовательных их цепочек важно для создания приемных устройств на их основе. При малой разрешающей способности в комбинации с Фурье- или Гильберт-спектрометром они находят применение в спектроскопии низкого и среднего разрешения (Л/ЛЛ<104).

При необходимости высокого разрешения весьма обещающим является смеситель на эффекте разогрева электронов в резистивном состоянии сверхпроводников, называемый в научной литературе hot-electron bolometer (НЕВ). Высокая чувствительность такого смесителя обусловлена большой температурной крутизной сверхпроводящего перехода. Объем смесительного элемента не влияет на эффективность преобразования, но приводит лишь к изменению требуемой оптимальной мощности гетеродина и джоулевой мощности тока смещения. В силу ограниченности выходной мощности (до нескольких мкВт) существующих! твердбтельных терагерцовых источников, которые обычно приме-

няются в реальных приемных системах, уменьшение размеров смесителя выглядит очень актуальным.

Волноводные смесители изготавливаются обычно на подложке ич кристаллического кварца из-за простоты механической обработки и малой диэлектрической проницаемости кварца. Однако значение полосы промежуточных частот (ПЧ) таких волновод-ных смесителей, изготовленных на основе тонкой 3-4 нм пленки NbN, напыленной на подложку из кристаллического кварца не превышает 2 ГГц. Тем не менее, в наземных радиотелескопах в основном применяются волноводные схемы приемников (в том числе и СИС) благодаря лучшему согласованию с принимаемым излучением.

Вопрос расширения полосы преобразования волноводных NbN смесителей с фо-нонным каналом охлаждения является весьма актуальным для практической радиоастрономии, в особенности для наблюдения далеких галактик из-за доплеровского расширения спектральных линий. Кроме тою, в связи с ограниченностью перестройки частоты гетеродинных источников излучения терагерцового диапазона, большее значение ПЧ дает возможность расширить дебетируемый частотный диапазон.

В работе [4] были получены лучшие значения шумовой темперагуры волноводных NbN смесителей на частоте 0.6 - 0.8 ТГц. Она составила 850 К, а полоса ПЧ не превышала 2 ГГц. Позднее, в [5] для волноводных NbN смесителей была получена шумовая температура 1600 К на частоте гетеродина 1.035 ГГц в полосе ПЧ 1 GHz с центральной промежуточной частотой 1.8 ГТн. В обоих случаях смеситель проходил испытания в приемнике на 10 метровом субММ телескопе в обсерватории на г.Грахам (Mt.Graham) (Аризона, США) при наблюдении линий СО в Молекулярном облаке созвездия Ориона.

Целью данной диссертационной работы является исследование волноводных смесителей на эффекте электронного разогрева, работающих в диапазонах частот 1-1.27 и 1.5 ТГц из ультратонких сверхпроводящих пленок NbN, которые наряду с высокой чувствительностью имели бы широкую полосу промежуточных частот, обладали малой мощностью гетеродина и могли быть применены в практическом приемнике на радио телескопе. Еще одной целью было исследование свойств отклика ВТСП ДП и последовательных их цепочек на бикристаллической подложке на излучение субмиллиметровохо диапазона.

В процессе достижения цели были решены следующие задачи:

• Разработка и создание нового волноводного электронно-разогревного смесителя терагерцового диапазона волн из плепки NbN с применением подслоя оксида магния между NbN пленкой и кварцевой подложкой.

• Исследование ширины полосы ПЧ и импеданса на ПЧ NbN волноводно! о смесителя с подслоем MgO.

• Исследование особенностей квазичастичной проводимости ВТСП джозефсоновских переходов на бикристаллических подложках и их цепочек, а также их отклика на субмиллиметровое излучение.

Обьектом исследования являлись волноводные смесители, изготовленные из пленок NbN толщиной 3-4 нм, напыленные на подложки из кристаллического кварца, а

также ВТСП джозефсоновские переходы на бикристаллических подложках из ХЮг и ОаШОз.

Исследование шумовых характеристик волноводных смесителей проводилось в диапазоне частот 1.0-1.27 ТГц и 1.45-1.55 ТГц. Измерение полосы преобразования смесителей проводилось на частотах 0.8 ТГц и 1.26 ТГц по оригинальной методике с использованием разогретого теплового источника.

Микроволновый отклик ВТСП ДП измерялся в диапазоне частот 131-148 ГГц и

0.53.0.55 ТГц.

В работе бьши получены следующие новые научные результаты.

1.Созданы и исследованы новые волноводные смесители для частот 1-1.27 ТГц.на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения из сверхпроводящих пленок МэИ толщиной 3-4 нм с использованием подслоя MgO толщиной 200 нм

2.Виервые проведены измерения шумовой температуры волноводного смесителя с подслоем MgO в диапазоне частот 1.45-1.55 ТГц. В экспериментах был впервые использован полностью твердотельный гетеродинный источник.

3.Впервые показана возможность значительного расширения полосы промежуточных частот волноводных №>К смесителей на кварцевой подложке до 3.7 ГГц за счет применения подслоя оксида магния между пленкой и подложкой. Предложена новая методика измерения полосы ПЧ смесителя при использовании нагретого тела в качестве источника сигнала.

4.Впервые обнаружено уменьшение времени релаксации электронной температуры волноводного смесителя с увеличением напряжения при исследовании импеданса смесителя на промежуточной частоте

5.Показана применимость модели неупругого резонансного туннелирования квазичастиц через конечное число локализованных состояний в проводящем канале для описания поведения зависимостей проводимости джозефсоновских переходов на бикристалли-ческой подложке из галлата неодима ОаМОэ.

6.Показано улучшение согласования джозефсоновских переходов и их последовательных цепочек с падающем излучением при облучении ДП со стороны подложки.

В результате сформулированы следующие положения, которые выносятся на защиту. ■

1. Волноводные смесители с подслоем MgO между сверхпроводящей пленкой ЫШ толщиной 3-4 нм имеют двухполосную шумовую температуру 1000 К при частоте излучения гетеродина 1.036 ТГц. ,

2. Шумовая температура волноводных смесителей с подслоем близка к двадцатикратному значению квантового предела и составляет 1450 К в диапазоне частот 1.44-1.56 ТГц при применении полностью твердотельного источника гетеродина.

3. Значение полосы промежуточных частот волноводных КЪК разогревных смесителей, изготовленных на подложке из кристаллического кварца с применением подслоя М$0, в оптимальной по шумовым параметрам точке достигает 3.7 ГГц и возрастает с увеличением напряжения смещения.

4. Время релаксации электронной температуры, полученное из исследования зависимости имеданса смесителя на ПЧ, уменьшается от 41 до 27 пс при увеличении напряжения смещения от оптимального до удвоенного оптимального.

5. Квазичастичная проводимое гь в ВТСП ДП на бикристаллической подложке из NdGaCh при V>VC осуществляется путем неупругого резонансного туннелирования через конечное число локализованных состояний.

Практическая значимость работы определяется применением исследуемых волноводных гетеродинных приёмников терагерцового диапазона частот. NbN НЕВ смесители, изготовленные и исследованные в рамках данной диссертационной работы, используются для наблюдения спектральных линий СО (J 9->8) молекулярного облака созвездия Ориона на частоте 1.0369 ТГц, проводимых на терагерцовом телескопе Смитсо-новской Астрофизической Обсерватории (CAO), установленном на вершине Cerro Sairecabur, Чили. Это единственный в мире практический гетеродинный приемник, работающий на частоте выше 1 ТГц.

Апробация работы:

Результаты работы были доложены на следующих конференциях: Международной конференции по прикладной сверхпроводимости (Палм Дезерт, США, 1998 и Хьюстон, США, 2002), 13-м Международном симпозиуме по космическим терагерцовым технологиям (Кембридж, США, 2002); 14-м Международном симпозиуме по космическим терагерцовым технологиям (Тусон, США, 2003); Международной конференции по сверхпроводниковой электронике (Берлин, 1997), Международной конференции "Физика и химия молекулярных и оксидных сверхпроводников" (Стокгольм, Швеция, 1999).

Публикации:

Результаты проведённых исследований изложены в 9 печатных работах, список которых приведён в конце автореферата.

Обьем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка публикаций автора и литературы. Объем работы составляет 177 страниц, включая 40 рисунков и 7 таблицы.

Основное содержание работы:

Во введении обосновывается актуальность, раскрывается научная новизна и цели диссертационного исследования.

Глава 1 Обзор литературы uo приемникам субмиллиметрового диапазона. В §1.1 рассматриваются супергетеродинные приемники субмиллиметрового диапазона на основе диодов Шоттки и СИС смесителей. §1.2 посвящен описанию модели однородного электронного разогревав сверхпроводниках разогрева [6]. Эффект электронного разогрева реализуется в сверхпроводниковой плёнке, находящейся в рсзистивном состоянии, под воздействием электромагнитного излучения. Если время электрон-фононного взаимодействия, r.ph, больше времени члектрон-электронного взаимодействия, гм, то энергетическое распределение квазичастиц (будем в дальнейшем говорить об электронах, в отличие от куперовских пар) соответствует распределению Ферми с эффективной электронной

температурой 0, вообще говоря, отличной от её равновесного значения. Время релаксации электронной температуры, т&, определяет инерционность болометра на горячих электронах, а значит, и полосу промежуточных частот (ПЧ) HEB смесителя, те зависит как or материала сверхпроводника, так и от его геометрии.

Если на пленку в резисшвном состоянии действует электромагнитное излучение, то его энергия перераспределяется посредством электрон-электронного взаимодейС1вия по электронной подсистеме, вызывая повышение ее температуры. Энергия от "разогретых" электронов, благодаря электрон-фононному взаимодействию, рассеивается на фо-нонах с характерным временем твр1„ причем неравновесные фононы, не нагревая фопоп-ной подсистемы, будут выходить из пленки в подложку за время гис. Описанный канал охлаждения электронной подсистемы называется фононным и реализуется в случае неупорядоченных плёнок с малым те.г. Для чистых пленок с большим коэффициентом диффузии электронов, D можно реализовать диффузионный канал охлаждения электронов [7]. В этом случае длина чувствительного элемента смесителя L должна быть меньше или равна длине диффузии L«l<f=x^Jzr_phD , где h - длина диффузии электронов за время

Te-ph. Такое уменьшение длины смесителя позволит "разогретым" электронам уходить до рассеивания на фононах в контактные площадки из нормального металла, служащие термостатом. В конце параграфа также рассмотрены элементы модели "горячего пятна" [8] для неоднородного случая электронного разогрева. Следует отметить, что даже более точное численное моделирование при соответсвующих подгоночных параметрах даёт результаты, мало отличающиеся от полученных по однородной модели для шумовой температуры и коэффициета преобразования HEB смесителя.

В §1.3 приведен обзор существующих работ по HEB смесителям с фононным каналом охлаждения, изготовленных из НТСП. Рассмотрено влияние электротермической обратной связи в цепи смещения на полосу преобразования HEB смесителя. Первые вол-новодные HEB смесители с фононным каналом охлаждения, выполненные на основе тонких пленок Nb, показали двухполосную шумовую температуру Т„=690 К на частоте 20 ГГц и имели полосу преобразования 80-100 МГц, обусловленную большим временем Teph. Существенное улучшение параметров NbN HEB смесителей оказалось возможным с получением высококачественных ультратонких пленок NbN толщиной 3-4 нм. Шумовая температура волноводных NbN смесителей на частоте 0.6 - 0.8 ТГц составила 850 К и полоса ПЧ не превышала 2 ГГц. Позднее, для волноводных смесителей была получена шумовая температура 1600 К на частоте гетеродина 1.035 ГГц в полосе ПЧ 1 GHz с центральной промежуточной частотой 1.8 ГГц. В обоих случаях смеситель проходил испытания в приемнике на 10 метровом субММ телескопе в обсерватории на г.Грахам (Mt.Graham) в штате Аризона, США при наблюдении линий СО в Молекулярном облаке созвездия Ориона.

В целях расширения полосы Г1Ч NbN волноводных смесителей было предложено использование подслоя MgO для улучшения акустической прозрачности границы пленка-подложка. Исследование полосы волноводных NbN смесителей представлено в рамках данного диссертационного исследования в гл.4.

§1.4 посвящен рассмотрению соотношений Джозефсона. В стационарном эффекте сверхток через ДП, обусловленный разностью фаз между двумя связанными сверхпроводниками, может существовать и в отсутствие напряжения смещения. При приложении к ДП ненулевого постоянного напряжения смещения разность фаз линейно растет, что приводит к осцилляциям сверхтока. В этом состоит нестационарный эффект Джозефсона. Основной моделью, описывающей поведение ДП является резистивная. Показана возможность детектирования электромагнитного излучения с помощью ДП с имеющимися широкополосным и селективным видами джозефсоновского отклика. Применение цепочек ДП обусловлено улучшением согласования с принимаемым излучением, а также широким динамическим диапазоном.

В §1.5 рассмотрены ВТСП ДП, изюювленные на бикристаллических подложках. Наличие туннельной компоненты проводимости в данных ДП объясняется моделью [9], относящейся в классическом виде к структурам «нормальный металл - полупроводник -нормальный металл» (К-вт-М). Применимость этой модели к квазичастичной компоненте проводимости ВТСП ДП на бикрисгаллической подложке из Т1БЮз и из 2гОг была показана экспериментально, и продемонстрировано, что при У> Ус в широком интервале температур экспериментальные точки, соответствующие зависящим от 'Г и К компонент проводимости двухпримесного канала токопереноса, хорошо ложатся на георегические зависимости. Уточнение данной модели для структуры «сверхпроводник -полупроводник - сверхпроводник» (З-вт-в) было произведено в [10] Кроме того, данная модель позволяет качественно объяснить особенности неджозефсоновского типа отклика ДП на бикристаллической подложке при напряжениях больше характеристического. Высказано предположение, что под действием падающего излучения происходит увеличение энергии квазичастиц в области барьера, что приводит к увеличению вероятности их неупругого резонансного туннелирования через ЛС.

Глава II Экспериментальные установки и методики измерений. В §2.1 описаны некоторые аспекты технологии изготовления волноводных МЬК' НЕВ смесителей на эффекте электронного разогрева (пункт 2.1.1), а также ВТСП ДП на бикристаллических подложках (пункт 2.1.2). В §2.2 рассмотрена методика измерения шумовой температуры смесителей. §2.3 посвящен описанию двух типов установок для измерения ширины полосы ПЧ смесителей. В пункте 2.3.1 приведена традиционная методика с двумя монохрома-тичеекми источниками, в пункте 2.3.2 предложена альтернативная модуляционная методика с применением разогретого тела в качестве сигнального источника. В §2.4 описана методика измерения электро-физических характеристик ВТСП ДП. Методика измерения отклика ДП на ММ и СубММ представлена в §2.5.

Глава III Шумовая температура волноводных NbN смесителей терагерцового диапазона.

§3.1 посвящен измерениям шумовой температуры волноводных смесителей, изготовленных для смешения сигнала с гетеродином частоты от 1 до 1.27 ТГц. Нами были изучены волноводные смесители, изготовленные на кварцевой подложке как с буферным слоем, так и без него. Применение буферного слоя позволяло улучшить критическую

температуру пленки и параметры по постоянному току. Двухполосная шумовая температура смесителей была промеряла на промежуточной частоте 1.5 и 3 ГГц, а для ряда из них и для обеих частот. Значения шумовой температуры некоторых смесителей пред-ставленны в таблице 1.

Смеситель ¥11, ТС±ДТ0 I» к» Тм,К еСГ\),%

мкм2 к мкА Ом

Ы20-1А-12* нет 0.15x2 8.0±1.7 120 190 1150 3.4

1Л20-1А-13* нет 0.15x2 8.2±0.8 140 185 1000 3.1

1Л20-1А-15 нет 0.15x2 6.5+1.0 60 160 1300 3.8

Ы55-4А-9* есть 0.1x1.5 8.1±0.9 140 140 1050 3.5

Ы55-4А-12 есть 0.1x1.5 8.2±0.6 150 170 1000 3.4

Таблица 1 Параметры исследуемых смесителей и измеренная шумовая температура на час- *

тоте гетеродина 1.035 ТГц на ПЧ 1.5 ГГц, где приняты следующие обозначения: и' - ширина ра- |

бочего элемента болометра, I - дайна рабочего элемента болометра, Тг - критическая температура, ДТС - ширина сверхпроводникового перехода, /<, - критический ток, Я„ -сопротивление смеси- I теля по постоянному току при 20 К, Тц - шумовая температура смесителя в оптимальной точке, е(Тм) - относительная погрешность определения шумовой температуры смесителя. *-Т„ для смесителей измеренное на промежуточной частоте 3 ГГц.

Для смесителя 1Л55-4А-12 минимальное значение шумовой температуры составляло около 1000 К. Значение коэффициента преобразования в этой точке составляет -14 дБ. Измерение производилось на промежуточной частоте 1.5 ГГц, а ширина выходного полосового фильтра составляла 100 МГц. Несмотря на малый объем болометра, смеситель не был подвержен влиянию эффекта прямого детектирования, и изменение значения тока смещения в рабочей точке при замене теплой нагрузки на холодную не превышает 0.2%.

Измерение входной полосы смесительной камеры, составляющей около 400 ГГц, было произведено на Фурье-спектрометре. В этом эксперименте смеситель работает в режиме прямого детектора. Детекторные и гетеродинные измерения, проведенные с этим смесителем показывают хорошее согласие. <

Шумовая температура смесителя в полосе холодных усилителей возрастает при увеличении ПЧ. В рассмотренном случае для смесителя Ы55-4А-12 оцененный вклад холодного усилителя (2.5-3.5 ГГц) и ПЧ цепи в шумовую температуру смесителя <

составляет 3-5%. Данный монотонный рост шумовой температуры приемника может быть обусловлен качеством перехода от смесителя на коаксиальную линию.

§3.2 посвящен описанию смесителя L120-1A-13, выбранного для использования в качестве центрального элемента приемника, установленного на наземном терагерцовом 80-см телескопе системы Кассегрена Смитсоновской Астрофизической Обсерватории (CAO) в Чили (5525м над уровнем моря). В настоящее время это единственный в мире наземный инструмент для работы на частотах выше 1 ТГц. Заметим, что смеситель L120-1А-13 изготовлен без применения буферного слоя оксида магния. Данная технология MgO подслоев только отрабатывалась, а смеситель для применения на телескопе уже бьи отобран и проходил испытания. В данном приемнике применялся криогенный усилитель, работающий в полосе 2.5-3.5 ГГц с последующим каскадом усиления комнатной температуры и выходной полосовой фильтр с центральной частотой 3 ГГц и шириной 1.2 ГГц Вольт-амперные характеристики смесителя L120-1A-13, измеренные на телескопе, без излучения гетеродина и под оптимальным излучением гетеродина с частотой 1.0369 ТГц ' показаны на рис.1. Значение шумовой температуры в оптимальной точке, находящейся

при напряжении смещения 0.7 мВ и токе смещения 22 мкА, составляет чуть меньше 1000 К. Разница в значениях шумовой температуры в рабочей области составляет около

2%, а коэффициент преобразования смесителя остается примерно постоянным около — 16 дБ.

Ввиду того, что при проведении астрономических наблюдений время накопления сигнала может быть довольно продолжительным, особое внимание было уделено исследованию стабильности выходной мощности приемника, шумовой температуры и коэффициента преобразования. Заметный дрейф выходной мощности на-I чинается по истечении 80-ти минут и составляет около 6 %, однако, это не практически

1 повлияло на изменение шумовой температуры. Проведенный тест на газовой ячейке с

карбон-сульфидньм газом (OCS), дающим линию на частоте 1.030655 ТГц подтвердил ïi нормальную работу всех элементов приемника, после чего он был установлен на теле-

скоп, начавший функционировать в ноябре 2002 года. Были проведены наблюдения молекулярного облака (МО) из созвездия Ориона в окнах прозрачности 0.85 ТГц и 1.03 ТГц. Полученные спектры вращательных переходов J 9—>8 молекулы СО (J = 1.0369 ТГц) с разрешением 3 МГц для двух разных областей молекулярного облака, представлены на рис.2.

12 3 4

Напряжение (чВ)

Рис.1 В АХ и зависимости выходной мощности ПЧ от приложенного напряжения смесителя Ы20-1А-13, измеренная на телескопе

В §3.3 представлены результаты измерения шумовой температуры волноводных смесителей NbN с подслоем MgO, сконструированных для работы на частоте гетеродина 1.45-1.55 ТГп. В эксперименте впервые использовался полностью твердотельный гетеродинный источник с измеренной выходной мощность 5-7мкВт [11]. Типичное значение критической температуры пленки смесителя 9.0-9.1 К с шириной сверхпроводящего перехода 0.8-0.9 К. Малая мощность гетеродина на частотах вблизи 1.5 ТГц требует малых размеров смесительного элемента. Размер смесите- i лей был 0.1x1 мкм2. В качестве ИК фильтров применялся пористый тефлон Zitex® толщиной 200 мкм. Мы использовали 2 таких слоя на азотном экране криостата и 2 на холодной плате (конфигурация А). Шумовая температура одного из смесителей при частоте i 1.476 ТГц на ПЧ 3 ГГц в полосе 1.2 ГГц составляла ~2000 К при напряжении смещения 0.8 мВ и рабочем токе 20 мкА, что соответствует шумовой температуры. Погрешность вычисления шумовой температуры составляет в данном случае 100 К. Ввиду известного увеличения поглощения холодного тефлона на частоте около 1.5 ТГц, было обнаружено, что при уменьшении толщины двух фильтров Zitex® на азотном экране до 60 мкм и замене установленных на холодной плате фильтров на один слой кристаллического кварца толщиной 100 мкм (конфигурация В), Т„ в той же рабочей точке уменьшилась до 1450 К (при той же погрешности измерений). Проведенные исследования входной полосы в детекторном режиме смесителя показали, что в конфигурации А максимум отклика приходится на частоту 1.25 ТГц, с дальнейшим уменьшением величины отклика и частотой среза вблизи 1.5 ТГц. Полученная в этом случае входная полоса волноводной камеры не превышает 0.3 ТГц. Смена конфигурации с А на С предоставила возможность расширить спектральный отклик до 1.6 ТГц и исключить входные потери на частоте 1.5 ТГц. Кроме того, изрезанность отклика, характерная для схемы А, вызванная возможными отражениями от поверхностей ИК фильтров, значительно сглаживается при использовании схе- 1 мы С. Полученное улучшение шумовых параметров рассматриваемого приемника можно связать с уменьшением оптических потерь на ИК фильтрах.

В 2003 году планируется установка приемника, на базе наших NbN НЕВ смесите- 1

лей, работающих на частоте 1.44-1.55 ТГц в терагерцовый телескоп CAO.

Глава IV Полоса преобразования волноводного NbN НЕВ смесителя на частотах 0.8 ТГц и 1.2 ТГц.

В §4.1 представлены результаты исследования полосы преобразования волноводных NbN НЕВ смесителей на частоте 0.80-0.84 ТГц по традиционной методике с двумя монохроматическими источниками в качестве сигнала и гетеродина, пространственно совмещаемыми сеточным делителем луча. Измерения проводились как на образцах, с

Рис.2 Два спектра Молекулярного облака в созвездии Ориона, полученные на терагерцовом телескопе с применением смесителя 1Л20-1А-13

подслоем MgO, так и без него. Результагы измерения показали, что в точках, оптимальных по шумовой температуре для каждого смесителя, полоса при применении подслоя увеличивается с 1.9 ГГц до 3.2 ГГц с погрешностью определения 0.2 ГГц. Спектр P0ut(f) каждого из смесителей при этом имеет одну постоянную времени. Применение буферного слоя MgO позволяет сгладить неровности подложки, размерами до нескольких нанометров и сравнимые с толщиной пленки NbN. Также схожесть кристаллической структуры NbN пленки и слоя MgO способствует улучшению теплового и акустического согласование пленки и подложки. Вследствие этого смесители с подслоем обладают большей критической температурой перехода пленки смесителя, что приводит к уменьшению времени электрон-фононного взаимодействия re.ph. Уменьшение времени релаксации смесителя не определяется только изменением времени электрон-фононного взаимодействия с температурой. Другими параметрами, имеющими влияние на ширину полосы преобразования через гис, являются толщина пленки d и коэффициент акустического согласования а между пленкой и подложкой. Мы полагаем, что подслой MgO улучшает акустическую прозрачность границы «пленка - подложка», уменьшая отражение от границы возбужденных фононов, уходящих в подложку.

В дальнейших измерениях была применена другая схема измерения полосы преобразования болометра, где в качестве сигнального источника использовался модулированный широкополосный источник теплового излучения. Частота гетеродина в наших экспериментах обычно была 0.81 ТГц, однако данная методика впервые была применена для измерения полосы преобразования болометра на частоте 1.27 ТГц. Частота среза в этом эксперименте составила 2.7 GHz с погрешностью определения не более 0.4 ГГц, что соответствует 15%. Это несколько больше по сравнению с ошибкой, имевшейся при частоте гетеродина 0.8 ТГц. Такое снижение точности оценки может быть обусловлено меньшей мощностью гетеродина на 1.26 ТГц. Действительно, при малой мощности гетеродина настройка на оптимальную мощность осуществлялась поворотом пространственного делителя луча, представляющего собой проволочную поляризационную сетку, тем самым создавая дополнительные потери в сигнальном тракте приемника.

В §4.2 представлены зависимости полосы преобразования смесителя с MgO подслоем и импеданса на ПЧ от напряжения на смесителе. Данные измерения для смесителя с подслоем MgO на частоте гетеродина 0.8 ТГц были проведены в трех точках при разных значениях приложенного напряжения Vo 0.7 мВ, 1.2 мВ и 1.8 мВ. Из-за остаточного сопротивления напряжение на болометре V/, равно приложенному напряжению за вычетом падающего на остаточном сопротивлении: Vt=Vo - Io^Rs, где lo -значение тока в рабочей точке. Оптимальные шумовые характеристики обнаруживались в точке 1 при напряжении на болометре ^¡,=0.5 мВ. В других рабочих точках при Уь=1.0 мВ и К(,=1.5 мВ мы поддерживали тот же уровень мощности гетеродина. Измеренная частота среза в трех точках, как показано на рис.3, соответственно равна 3.7 ГГц, 5.3 ГГц и 6.6 ГГц, что соответствует времени релаксации болометра х„=(2тх/с)"2 43 пс, 30 пс и 24 пс. Максимальная ошибка определения полосы преобразования не превышает 10%. Таким образом, мы получаем расширение полосы преобразования

смесителя с увеличением напряжения, что свидетельствует о повторяемости результата. Для получения более ясной картины зависимости полосы преобразования смесителя от напряжения на нем, и выяснения возможных причин этою, мы провели серию частотных измерений импеданса данного смесителя. Мы аппроксимируем полученные экспериментальные результаты выражением для зависимости импеданса смесителя от промежуточной частоты, согласно традиционной однородно-разогревной модели в приближении Z(oo) = R в измеренном интервале ПЧ, и выбираем параметры С и те как подгоночные. Здесь С-параметр саморазогрева смесителя зависящий от смещения смесителя, т® - время релаксации электронной температуры, влияющее не поведение импеданса. Постоянная времени смесителя т„, рассчитывается как

*т = и (RO-RlVWO+RL). (1)

1 + Ск

где Ro-Uo/lo - сопротивление смесителя в рабочей точке В АХ, Ri - сопротивление нагрузки (Ri-50 Ом). Рассчитанные по формуле (1) значения времени тт с хорошей точностью совпадают с полученными экспериментально из измерения полосы ПЧ (см. таблицу 2).

Однако увеличение времени релаксации электронной температуры т© при увеличении напряжения не может быть в рамках однородной модели объяснено только относительно небольшим изменением электронной температуры при увеличении напряжения. Время Tese должно оставаться величиной постоянной для всех рабочих точек, так как в однородной модели определяется лишь толщиной пленки. Мы предполагаем, что данная модель однородного разогрева может быть недостаточно точной для описания поведения смесителя.

Уь (мВ) т© (пс) С(Уь) <V„) тя (пс)

Из измерений полосы ПЧ Из урав. 1

0.5 41 0.398 -0.31 43 46.7

1.0 j 32 0.311 -0.070 30 32.7

1.5 | 27 0.259 0.020 24 26.8

Таблица 2 Результаты эксперимента и оценок в трех рабочих точках. У/, - напряжение смещения на сместеле, т©- время релаксации электронной температуры, т„,-время релаксации смесителя, С(К4) и к(Уь) используются для корректировки измеренного времени релаксации болометра т,„, учитывая термоэлектрическую обратную связь.

В §4.3 рассмотрены некоторые пути расширения полосы преобразования смесителей. Один из путей заключается в уменьшении толщины пленки, что укорочивает

Рис.3 Измерения ширины полосы волноводного смесителя Ы51-4В-10 при трех различных напряжениях смещения.

время ухода неравновесных фононов в подложку Tebc. Однако с понижением Тс для более тонкой пленки времени терь увеличивается, замедляя релаксацию электронной температуры. Другой путь предполагает работу по дальнейшему улучшению акустического согласования плёнки и подложки, а значит, и уменьшению времени выхода тепловых фононов, например применение новых материалов в качестве буферных подслоев.

Глава V Исследование СВЧ отклика ВТСП ДП на бикристаллических подложках.

В §5.1 мы исследовали поведение ВАХ и отклик на электромагнитное излучение в диапазоне 128 - 142 ГГц одиночных YBaCuO ДП на бикристаллической подложке из фианита и NdGaOj и их последовательных цепочек. Исследования зависимости проводимости ДП от напряжения выявили, что для ДП на подложке из NdGa03 при V < Vc данная зависимость хорошо описывается резистивной моделью ДП. В этой области сказывается влияние критического тока ДП, что приводит к росту проводимости при малых значениях напряжения смещения. Во второй области при V > Vc мВ наблюдаются отклонения G(V) от постоянного значения, соответствующего закону Ома, что противоречит рези-стивной модели. В этом случае, как для ДП на бикристаллических подложках из фианита, проводимость определяется в основном неупругим туннелированием квазичастиц через конечное число JIC [9]. Так, экспериментальная зависимость G(V), измеренная при Т=55 К. хорошо согласуется с суммарной проводимостью двух компонент: джозефсонов-ской, в соответствии с резистивной моделью, и квазичастичной компоненты проводимости <G2(0,V)>ос eV4'3 двухпримесного канала токопереноса. При учете сверхпроводящей 1 щели в ВТСП ДП [10] квазичастичная проводимость выходит на зависи-

1 мость:(G,(0,V)ос(еК-2Д)^'(Д-параметр порядка сверхпроводника). Полученные дан-

ные эксперимента также очень хорошо согласуются с суммой проводимости джозефсо-новской и квазичастичной компоненты проводимости. Различие между оцененными кривыми очень мала. Вероятно, сверхпроводящая щель находится в подавленном сосотоянии

I

при данной темпратуре и не производит сильного влияния. Зависимая от температуры компонента <G2(T, 0)>также хорошо аппроксимирует данные эксперимента при V=20 мВ. I Таким образом, анализ приведенных зависимостей позволяет объяснить наблюдаемый

вид ВАХ я G(У); и показать, что транспорт квазичастичной компоненты тока в ВТСП Д11 » на бикристаллической подложке из гапата ниодима GaNd03 также осуществляется путем

неупругого резонансного туннелирования через конечное число JIC в проводящем канале.

> В §5.2 показаны результаты исследования особенностей взаимодействия ДП с ММ

и СубММ излучением. При воздействии СВЧ излучения на ДП наблюдается изменение формы ВАХ, сопровождающиеся появлением обычных ступенек Шапиро, которые осциллируют, как и критический ток (нулевая ступенька), с изменением падающей СВЧ мощности. Показаны полученные при Т=20К результаты исследований цепочки ДП с нормальным сопротивление 10.5 Ом, состоящего из грех звеньев, при частоте падающего излучения 131.5 ГГц. При облучении со стороны структуры на ВАХ и зависимости диф-

t

ференциального сопротивления RjfV) наблюдаются 6 ступенек при напряжениях смеще-

ния не превышающих 4 мВ. При облучении со стороны подложи! на этих зависимостях имелось уже до 17 ступенск Шапиро вплоть до У=14 мВ. Величина отклика на излучение и количество ступенек Шапиро при облучении со стороны подложки (в 4-10 раз) больше, чем при облучении со стороны структуры. Этот результат является прямым следствием несимметричности диаграммы направленности пленарной антенны, сформированной на тонкой диэлектрической подложке с высоким значением е.

Обнаружено, чго величина чувствительности т| для ЦДЛ (г)| -1200 В'Вт при Т = 20 К), существенно выше, чем для отдельного перехода. Это связано, по видимому, с тем, что нормальное сопротивление цепочки почти в 3 раза выше, что улучшает согласование элемента с антенной.

Указанные эксперименты были выполнены при частоте излучения порядка 135 ГГц, однако ввиду большего значения Ус ЦДП могут успешно применяться и для регистрации излучения терагерцового излучения. Был обнаружен селективный джозефсоновский отклик цепочки ДП (Т=18К), при воздействии на него излучение частоты 0.53-0.56 ТГц, падающего со стороны подложки. Примерный расчет ширины линии собственной джо-зефсоновской генерации из формы селективного отклика показывает Д/=53 ГГц. Теоретическая оценка в рамках резистивной модели дает А/флукт = 34.5 ГГц. В заключении сформулированы следующие результаты работы:

1.Созданы и исследованы волноводные смесители на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения для частот 1-1.27 ТГц. из сверхпроводящих пленок ШМ толщиной 3-4 нм, напыленных на кварцевую подложку с использованием подслоя М$0 толщиной 200 нм.

2.Реализован практический приемник с волноводным К№ч смесителем применяющийся в настоящее время на Терагерцовом телескопе Смитсоновской Астрофизической Обсерватории в интервале частот 1.01-1.27 ТГц.

3.Впсрвые проведены измерения шумовой температуры КЬХ волноводного смесителя с подслоем К^О в диапазоне частот 1.45-1.55 ТГц с твердотельным гетеродинным источником. Шумовая температура близка к двадцашкратному значению квантового предела.

4.Предложена новая методика измерения полосы ПЧ смесителя при использовании нагретого тела в качестве источника сигнала.

5.Показана возможность значительного расширения полосы промежуючных частот вол-новодных МЬХ смесителей до 3.7 ГГц за счет применения подслоя оксида магния между пленкой и подложкой. Обнаружено расширение полосы ПЧ смесителя при увеличении напряжения.

6.Проведены измерения импеданса смесителя на промежуточной частоте. Показано, что постоянная времени смесителя, полученная из измерения импеданса, соответствует результата!« измерения полосы смесителя. Полученное время релаксации электронной температуры т® уменьшается с увеличением приложенного напряжения.

7.Показано, что транспорт квазичастичной компоненты тока в ВТСП ДП на бикристал-лической подложке из галлата неодима ОаШОз. осуществляется путем неупругого

резонансного туннелнровання через конечное число локализованных состояний в проводящем канале.

8.Показано улучшение согласования ДП и их последовательных цепочек с падающем излучением при облучении со стороны подложки.

9.Получен селективный джозефсоновский отклик цепочки ДП па излучение с частотой 0.53 ТГц с оцененной шириной линии собственной джозефсоновской генерации 53 ГГц,

Результаты диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. А.Р. Lipatov, V.A. Ilyin, A.A. Verevkin, D.V. Meledin. and O.V. Snigirev, "The Nature of

the Response and Conductivity of YBaCuO Josephson Junctions made on YSZ Bicrystal Substrate", Proc. ISEC'97, V.2, P.129,1997.0,4 п.л. (авторских - 20%).

2. A.A. Веревкин, B.A. Ильин, А.П. Липатов, Д.В. Меледин. А.А. Наумов "Характери-

стики последовательных цепочек YBaCuO джозефсоновских переходов на бикри-■> сталлической подложке", Письма в ЖТФ. 1998. Т.24. №24. С. 83-890, 0.3 п.л. (автор-

ских - 25%).

3. Д.В. Меледин. В.А. Ильин, А.П. Липатов, А.А. Наумов "Установка для измерения

электрофизических параметров джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников", Учебный эксперимент в высшей школе. Саранск 1998. №1. С.27-35. 0,4 п.л. (авторских - 25%).

4. D.V. Meledin. AP.Iipatov, А.А.Verevkin, V.A.Ilyin, and V.A.Seijantov, "Conductivity and Microwave Response of YBaCuO Josephson Junctions on YSZ Bicrystal Substrate", IEEE

1 Trans, on Applied Supercond, Vol. 9(2), P.3229, 1999.0,5 пл. (авторских - 25%).

5. D. Meledin. C.Y.-E. Tong, R. Blundell, N.Kaurova, K.Smirnov, B. Voronov, and G. Goltsman, "The sensitivity and IF bandwidth of waveguide NbN Hot Electron Bolometer mixers on MgO buffer layers over crystalline quartz," in Proc. 13th Int. Symp. on Space THz Technology, Cambridge, MA USA, 2002, pp. 65-72. 0,4 п.л. (авторских - 25%).

6. D. Meledin. C.Y.-E. Tong, R. Blundell, N.Kaurova, K.Smirnov, B. Voronov, and G.

Goltsman, "Study of the IF bandwidth of NbN HEB mixers based on crystalline quartz substrate with an MgO buffer layer," IEEE Trans. Appl. Supercond, vol.13, no.2, pp.164167, June, 2003. 0,5 п.л. (авторские не разделены).

1 7. R. Blundell, J. Barrett, H. Gibson, C. Gottleib, T. Hunter, R. Kimberk, S. Leiker, D.

Marrone, D. Meledin. S. Paine, D.C. Papa, R. Plante, P. Riddle, M. Smith, T. Sridharan, C. E. Tong, R. Wilson, M. Diaz, L. Bronfman, J. May, A. Otarola, S. J. Radford, "Prospects for Terahertz Radio Astronomy from Northean Chile", Proc. of 13 Int. Symp. on Space „ Terahertz Technology, Cambridge, MA March 2002, p.159. 0,5 п.л. (авторские не разде-

лены).

8. C.-Y. Edward Tong, D.V. Meledin. D. P. Marrone, S. N. Paine, H. Gibson and R. Blundell, "Near Field Vector Beam Measurements at 1 THz," IEEE Microwave and Wireless

' Components Letters, vol. 13, pp. 235-237, June 2003.0,2 п.л. (авторские не разделены).

9. C.-Y. Edward Tong , D. Meledin. D. Loudkov, J. Kawamura, N. Erickson, I. Mehdi, R. Blundell, and G. Gol'tsman, "A 1.5 THz Hot-Electron Bolometer Mixer Operated by a Planar Diode Based Local Oscillator," IEEE MT-S Digest, pp. 751-754, Philadelphia, PA, June 2003. 0,2 п.л. (авторские не разделены).

Литература

1 S. Paine, R.Blundell, D.C. Papa, J. Barrett and S.Radford A Fourier Transform Spectrometer for Measurement of Atmospheric Transmission at Submillimeter Wavelengths Publication of the Astronomical Society of the Pacific, 112:108-118,2000 January

2 Розанов Б.А., Розанов С.Б. Приемники миллиметровых волн. - М., Радио и связь, 1989.

3 J.R.Tucker and M.J.Feldman, "Quantum detection at millimeter wavelength", Rev. Mod. Phys.,v.57, p.1055,1985

4 J.Kawamura, R.Blundell, C.E.Tong, G.Gol'tsman, E.Gershenzon, B.Voronov and S.Cherednichenko "Low noise NbN lattice-cooled superconducting hot-electron bolometric mixers at submillimeter wavelengths." Appl. Phys. Lett., 70(12), pp.1619-1621, 24 March, 1997.

5 E.Tong, J.Kawamura, T.Hunter, D.Papa, R.Blundell, F.Patt, G.Gol'tsman, E.Gershenzon, "Successful Operation of a 1 THz NbN Hot-Electron Bolometer Receiver," Proc.of 11th of Space Terahertz Technology, p.49-59, Ann Arbor, MI, USA, 2000.

6 Гершензон E.M. Гершензон M.E., Гольцман Г.Н., Семёнов А.Д., Сергеев А.В., "Разогрев квазичастиц в сверхпроводящей плёпке, находящейся в резистивном состоянии", Письма в ЖЭ'ГФ, 1981, т.34, вып.5, с.281-285.

7D.Prober, "Superconducting terahertz mixer using a transition-edge microbolometer" Appl.Phys.Lett. 62(17), 2119,1993.

8 H. Merkel, P. Khosropanah, D. W. Floet, P.Yagoubov et al.,"Conversion gain and fluctuation noise of phonon-cooled HEB in hot-spot model," IEEE Trans, on MTT., v. 48, no.4, pp. 690699,2000.

9 Глазман Л.И., Матвеев K.A. Неупругое туннелирование через тонкие аморфные пленки //ЖЭТФ, 1988. Т. 94. С. 332-341.

10 Девятое И.А., Куприянов М.Ю. Неупругое резонансное туннелирование в S-Sm-S туннельных структурах. // Письма в ЖЭТФ. Т. 65. №2. С. 159-163.1997.

11 N. Erickson, G. Narayanan, R. Grosslein, G.Chattopadhyay, A. Maestrini, E. Schlecht, I. Mehdi, and S.Martin, "1500 GHz tunable source using cascaded planarfrequency doublers," in Proc. 13th Int. Sym Space THzTech., pp. 177-186, Hazard Univ., Mar.2002.

168 c.

»

1 Подп. к печ. 10.10,2003 Объем 1 п.л. Заказ № 403 Тир. 100

Типография МПГУ

\Vz&f

введение.з

Глава 1 Обзор литературы.

§1.1 Супергетеродинные приемники субмиллиметрового диапазона длин волн на основе ДБШ и СИС.

§1.2 Эффект электронного разогрева в сверхпроводниках.

§1.3 Смесители на электронном разогреве с фононным каналом охлаждения.

§1.4 Соотношения Джозефсона

§1.5 YBaCuO ДП на бикристаллической подложке

§1.6 Выводы и постановка задачи.

Глава 2 Экспериментальные установки и методики измерений.

§2.1 Технологические аспекты изготовления NbN смесителей и ВТСП джозефсоновских переходов на бикристаллической подложке.

2.1.1 Волноводные NbN смесители

2.1.2 ВТСП джозефсоновские переходы на бикристаллических подложках

§2.2 Методика измерения шумовой температуры NbN НЕВ смесителей

§2.3 Методика измерения полосы преобразования волноводных NbN смесителей.

2.3.1 Традиционная схема с двумя монохроматическими источниками

2.3.2 Модуляционная методика измерений.

§2.4 Определение основных электрофизических параметров ДП.

§2.5 Исследование детекторного отклика ДП на бикристаллических подложках в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн.

Изучение межпланетного и межзвездного пространства происходит, главным образом, на основании исследования их электромагнитного излучения. За годы своего развития радиоастрономия обогатила человечество знаниями о природе явлений, происходящих внутри космических объектов и окружающего пространства. По мере развития технологии появились возможности проводить измерения в ранее недоступных субмиллиметровой (субмм) и дальней инфракрасной области спектра (дальняя ИК) с длинами волн от 100 до 1000 мкм (300 ГГц-3 ТГц), именуемой терагерцовым диапазоном. В этом диапазоне спектр излучения Вселенной включает в себя порядка 40 тыс. отдельных линий, но произвести наблюдения удалось только нескольких тысяч из них [1, 2]. В силу того, что основные исследуемые объекты имеют температуру порядка 100 К, максимум их спектра излучения находится именно в этих областях спектра. По данным, полученным в рамках проекта NASA Cosmic Background Explorer (СОВЕ), излучение, приходящееся на субмиллиметровый и дальний инфракрасный диапазоны, составляет около половины регистрируемой яркости наблюдаемых галактик, включая Млечный путь [3]. Характерные линии излучения атомов и молекул, таких как С+ (1.9 ТГц) - самой яркой линии в Млечном пути в ТГц диапазоне, воды, СО могут дать исчерпывающую информацию об областях формирования звезд, где окружающий их газ облучается горячей молодой звездой.

Вращательные переходы молекул некоторых газов, находящихся в атмосфере и верхней тропосфере, таких как вода, кислород, хлор, соединения азота могут служить для мониторинга целостности озонового слоя, и причин его разрушения; глобального потепления и загрязнения атмосферы.

Проведение радиоастрономических наблюдений с поверхности Земли затруднено сильным поглощением терагерцового излучения в атмосфере, в основном парами воды. Для проведения исследований с поверхности Земли на частотах близких к 1 ТГц и выше возможно использовать только так называемые окна прозрачности с относительно высоким коэффициентом пропускания [1,4]. На сегодняшний день только начинается освоение окон прозрачности около 1.03, 1.35 и 1.5 ТГц, коэффициент пропускания атмосферы, в которых не больше 40%, например, в высокогорных областях Чили [4, 5*]. Условия проведения наблюдений вынуждают создавать радиообсерватории в труднодоступных высокогорных районах или с базированием на самолете, воздушном шаре или искусственном спутнике. В настоящее время существует несколько крупных меду народных проектов по созданию как наземных обсерваторий: APEX [6, 7] ALMA [8], так и размещенных на борту космических аппаратов: HERSHEL [9], SPIRIT [10]. В ближайшем будущем с их помощью будет собираться информация о космических объектах Вселенной.

Прогресс в разработке и создании приемников для терагерцового диапазона происходит быстрее, чем в других областях субмиллиметровых технологии (например, в разработке гетеродинов). Интерес представляет не только рекордные параметры таких приборов, но и фундаментальные исследования природы физических процессов в используемых материалах. Применение тех или иных типов приемников зависит непосредственно от поставленных задач.

На частотах ниже 100 ГГц чувствительность приемников излучения не является критическим параметром отбора, потому что принимаемое электромагнитное излучение можно предварительно усилить при помощи малошумящих полупроводниковых усилителей [11]. На более высоких частотах предварительное усиление сопряжено со значительными трудностями, поэтому его чувствительность является решающим критерием отбора приемников.

В ряде задач, где не требуется высокого разрешения, оправдано применение приемников прямого детектирования (некогерентных). Чувствительность таких приемников увеличивается при увеличении частотной полосы приема и времени интегрирования [12].

В качестве приемников прямого детектирования используются, например, разные виды болометров, работающие как при комнатной температуре, так и в криостатных системах при низких температурах. Для последних, значение мощности эквивалентной шуму (NEP) может составлять

1 "Я 1Q 1 /о

10" - 10 Вт/Гц [13, 14]. Частотная полоса таких приемников определяется входными оптическими фильтрами и обычно составляет 50100 ГГц [15].

Здесь же находят широкое применение детекторы на основе джо-зефсоновских переходов (ДП) [16]. Современные технологии позволили создать на основе низкотемпературных сверхпроводников (НТСП) высокочувствительные детекторы и смесители с шумовой температурой до нескольких десятков Кельвин [17], 18]. Открытие высокотемпературной проводимости (ВТСП) [19] позволило расширить частотный диапазон применения (до нескольких терагерц) устройств на их основе [20], благодаря наличию у ВТСП материалов большей величины энергетической щели по сравнению с их низкотемпературными аналогами.

Однако, увеличение критической температуры подняло и собственные шумы ВТСП приемников [21] по сравнению с НТСП ДП, что затрудняет их применение. Так фликкер шум «1/(» обычно возрастает на 1-2 порядка [22]. К настоящему времени уже накоплен значительный экспериментальный материал, посвященный взаимодействию излучения с ВТСП ДП. Наряду с уже достаточно изученными эффектами, общими для всех сверхпроводников, для объяснения особенностей этого взаимодействия привлекаются специфические механизмы, характерные для структур на основе ВТСП [23].

Сейчас в ВТСП обнаружено и исследовано несколько видов отклика на СВЧ излучение: болометрический [13], джозефсоновский [23], неравновесный отклик сверхпроводниковой пленки, находящейся в резистивном состоянии, связанный с разогревом электронной подсистемы под действием излучения [24, 25], отклик, связанный с изменением кинетической индуктивности пленки под действием излучения [26]. Важным представляется обнаружение и исследование других механизмов СВЧ отклика, и условия (частотный диапазон, характерные величины СВЧ мощности и т.д.), в которых они проявляются.

Заметим, что при создании приемных устройств на основе ДП, ввиду обычно малого значения их нормального сопротивления, необходимо добиваться улучшения их согласовании с принимаемым излучением.

В спектроскопии высокого разрешения (А,/ЛА,>106) применяются гетеродинные приемники (когерентные). Основным элементом такого приемника является нелинейный элемент, который смешивает сигнальное излучение малой мощности, улавливаемое антенной, с излучением большой мощности близкой частоты, подаваемым на смеситель от генератора (гетеродина). На выходе смесителя образуется сигнал на разностной частоте, который после усиления малошумящим усилителем регистрируется измерителем мощности.

До последнего времени в терагерцовом диапазоне в качестве приемного элемента использовались диоды Шоттки, работающие в широком диапазоне температур [27, 28, 29]. Тем самым они становились удобным вариантом бортового приемника, несмотря на резкое ухудшение чувствительности с ростом частоты. Для улучшения отношения сигнала к шуму обычно увеличивалась постоянная времени измерения. Однако большим минусом смесителей на диоде Шоттки является большая мощность гетеродина (порядка нескольких милливатт), что труднодостижимо в коротковолновой части субММ диапазона из-за отсутствия мощных перестраиваемых твердотельных источников излучения.

Значительный прогресс был достигнут с разработкой малошумящих смесителей, использующих туннельный переход "сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник" (СИС) [30, 31, 32]. Он состоит из двух сверхпроводников, разделенных ультратонким (несколько атомных слоев) оксидным слоем. Данный тип гетеродинного приемника сочетает предельно низкую шумовую температуру близкую к квантовому пределу с широкой полосой промежуточных частот, а также требует малую мощность гетеродина и отличается стабильностью к ее флуктуациям в процессе измерений. Однако шумовая температура СИС смесителя испытывает значительный рост, когда частота излучения приближается или превышает величину энергетической щели сверхпроводящего материала, из которого он изготовлен (порядка 0.7 ТГц для ниобия).

Та же причина вместе с большим токовым шумом сильно затрудняет использование в короткой субММ области длин волн смесителей на эффекте Джозефсона, хотя они часто применяются в миллиметровой (ММ) части спектра.

Из данного короткого обзора можно сделать вывод о том, что параметры существующих приемников в терагерцовом диапазоне не достаточны для решения некоторых важных практических задач. С этим и связана актуальность настоящей работы. Имеется необходимость в создании и детальном исследовании чувствительных приемников терагерцового диапазона как когерентных, так и некогерентных.

Инструментом для решения задач, не требующих высокого разрешения, могут послужить ВТСП приемники на основе эффекта Джозефсона. Одним из самых воспроизводимых типов YBaCuO ДП, являются ДП, изготовленные на бикристаллической подложке. Для них характерна малая электрическая емкость и наличие туннельной компоненты проводимости.

Ее происхождение было связано с неупругим резонансным туннелирова-нием квазичастиц через конечное число локализованных состояний (J1C). Применение цепочек ДП расширяет динамический и частотный диапазон, и позволяет улучшить согласование с принимаемым излучением. Исследование взаимодействия ММ и СубММ излучения с YBaCuO ДП на бикри-сталлической подложке и последовательных их цепочек важно для создания приемных устройств на их основе. При малой разрешающей способности, в комбинации с Фурье- или Гильберт-спектрометром, они находят применение в спектроскопии низкого и среднего разрешения (Я/АЛ< 104) [33].

Именно исследование особенностей отклика ВТСП ДП на принимаемое микроволновое излучение, в свете возможности использования данных структур в качестве детектора, является частью данного диссертационного исследования.

При необходимости высокого разрешения весьма обещающим является смеситель на эффекте разогрева электронов в резистивном состоянии сверхпроводников [34, 35], так как он не имеет частотных ограничений по механизму смешения [36] и не содержит реактивной компоненты, что облегчает задачу согласования смесителя с различными типами квазиоптических антенн.

Этот новый класс приборов, называемый в научной литературе hot-electron bolometer (НЕВ) появился в результате проведенных исследований энергетической релаксации электронов в разупорядоченных металлах и сверхпроводниках [37, 38, 39]. Как выяснилось, эффект электронного разогрева реализуется в сверхпроводниковой плёнке, находящейся в резистивном состоянии, под воздействием электромагнитного излучения. Если время электрон-фононного взаимодействия больше времени электрон-электронного взаимодействия, те.е, то энергетическое распределение квазичастиц (будем в дальнейшем говорить об электронах, в отличие от куперовских пар) соответствует распределению Ферми с эффективной электронной температурой (9, вообще говоря, отличной от её равновесного значения. Время релаксации электронной температуры, г®, определяет инерционность болометра на горячих электронах, а значит, и полосу промежуточных частот (ПЧ) НЕВ смесителя. Время г® зависит как от материала сверхпроводника, так и от его геометрии.

Заметим, что перевод пленки в резистивное состояние может произойти под воздействием многих факторов - сильного магнитного поля, внешнего высокочастотного излучения, высокой рабочей температуры. В последнем случае, может быть реализован прямой детектор на эффекте электронного разогрева с значением NEP~10"19 В/Гц /2 при Т=0.3 К. [14, 40].

Итак, если на пленку в резистивном состоянии действует электромагнитное излучение, то его энергия перераспределяется посредством электрон-электронного взаимодействия по электронной подсистеме, вызывая повышение ее температуры. Энергия от "разогретых" электронов, благодаря электрон-фононному взаимодействию, рассеивается на фононах с характерным временем re.ph, причем неравновесные фононы, не нагревая фононной подсистемы, будут выходить из пленки в подложку. Описанный канал охлаждения электронной подсистемы называется фононным и реализуется в случае «грязных» неупорядоченных плёнок с малым временем те.е. Фононы играют роль термостата и тем более эффективно, чем больше фононная удельная теплоёмкость по сравнению с электронной удельной теплоёмкостью (ср/се), и чем быстрее "горячие" фононы уходят из плёнки в подложку за время zesc. Полоса ПЧ смесителей с фононным каналом охлаждения будет определяться взаимным соотношением ср/се, времен resc и те.ер, достигая нескольких ГГц [41].

Для чистых пленок с большим коэффициентом диффузии электронов, D можно реализовать диффузионный канал охлаждения электронов

42, 43]. В этом случае длина чувствительного элемента смесителя L должна быть много меньше длины диффузии L<<//=tc ^jrephD , где ld - длина диффузии электронов за время re.Ph- Такое уменьшение длины смесителя позволит "разогретым" электронам уходить до рассеивания на фононах в контактные площадки из нормального металла, служащие термостатом. Полоса промежуточных частот (ПЧ) смесителя здесь будет обратно пропорциональна L , и для Nb при L=0.1 мкм полоса ПЧ может составлять ~9 ГГц [44]. Однако, здесь имеется целый ряд трудностей, определивших практическую трудность применения смесителя с диффузионным каналом охлаждения. Оптимальная по шумовой температуре область на вольт-амперной характеристике находится очень близко к точке ее срыва, что приводит к ухудшению стабильности приемника. Кроме того, малость размеров смесительного элемента делает смеситель весьма чувствительным к статическому электричеству. Изготовление структур столь малого размера сопряжено с определенными трудностями в связи с близостью к предельной точности существующего литографического оборудования. Необходимость обеспечения практически идеального контакта нормального металла и сверхпроводника, а материалы типа Nb или А1 склонны к быстрому окислению. Далее в обзоре литературы мы в основном будем касаться только первого указанного типа НЕВ смесителей.

Смеситель на эффекте электронного разогрева осуществляет нелинейное инерционное преобразование частоты [37,45 39, 38]. Высокая чувствительность такого смесителя обусловлена большой температурной крутизной сверхпроводящего перехода. Скорость остывания электронной подсистемы задает ширину полосы преобразования. В работах [34, 36] было предложено использовать пленки Nb и NbN для создания супергетеродинных приемников.

Вариация объема смесительного элемента не влияет на эффективность преобразования, но приводит лишь к изменению требуемой оптимальной мощности гетеродина и джоулевой мощности тока смещения. В силу ограниченности выходной мощности (до нескольких мкВт) существующих твердотельных источников, которые обычно применяются в реальных приемных системах (лазер или лампа обратной волны - реже), возможность уменьшения размеров смесителя выглядит очень полезной.

Существенное расширение полосы ПЧ для НЕВ смесителей с фо-нонным каналом охлаждения может быть достигнуто с использованием ультратонких пленок толщиной в единицы нанометров, а также с использованием подслоев для улучшения акустического согласования пленки с подложкой. Существующие методы напыления позволяют производить высококачественные пленки нитрида ниобия NbN толщиной 2-3 нм.

Согласование смесительного элемента с принимаемым электромагнитным излучением реализуется использованием квазиоптической или волноводной схем. В последнем случае, подложка из тонкого кристаллического кварца со смесителем и фильтрами располагается в короткозамк-нутой волноводной секции, со скалярной рупорной антенной [46]. В рамках данного исследования смесителей нас интересовали волноводные НЕВ смесители с фононным каналом охлаждения, изготовленные из NbN пленки толщиной 3-4 нм. Выбор кристаллического кварца в качестве материала подложки сделан из-за простоты механической обработки и малой диэлектрической проницаемости кварца. Однако значение полосы ПЧ таких вол-новодных смесителей, изготовленных на основе тонкой 3-4 нм пленки NbN, не превышает 2 ГГц. В наземных радиотелескопах в основном применяются волноводные схемы приемников (в том числе и СИС) благодаря лучшему согласованию с принимаемым излучением.

Таким образом, вопрос расширение полосы преобразования волно-водных NbN смесителей с фононным каналом охлаждения, которые имели бы низкую шумовую температуру и требовали малой оптимальной мощности гетеродина является весьма актуальным для практической радиоастрономии, в особенности для наблюдения далеких галактик из-за допле-ровского расширения спектральных линий. Кроме того, в связи с ограниченностью перестройки частоты гетеродинных источников излучения те-рагерцового диапазона, большее значение ПЧ дает возможность расширить детектируемый частотный диапазон.

К началу диссертационного исследования полученная шумовая температура волноводных NbN смесителей на частоте 0.6-0.8 ТГц составила 850 К [46]. Полоса ПЧ такого смесителя не превышала 2 ГГц. Позднее в работе [47] для волноводных смесителей была получена шумовая температура 1600 К на частоте гетеродина 1.035 ГГц. Указанные смесители тестировались при наблюдении спектральных линий СО (J=7->6) на частоте 805 ГГц, СО (J=6->5) на частоте 690 ГГц и СО (J=9->8) на частоте 1.0359 ТГц в Молекулярном облаке Ориона, проведенные на 10 метровом субмиллиметровом телескопе в обсерватории на г. Грахам (Mt.Graham) в штате Аризона, США [48].

Целью данной диссертационной работы является исследование волноводных смесителей на эффекте электронного разогрева, работающих в диапазонах частот 1-1.27 и 1.45-1.55 ТГц, из ультратонких сверхпроводящих пленок NbN, которые наряду с высокой чувствительностью имели бы широкую полосу промежуточных частот, обладали малой мощностью гетеродина и могли быть применены в практическом приемнике на телескопе. Еще одной целью было исследование свойств отклика ВТСП ДП и последовательных их цепочек на бикристаллической подложке на излучение субмиллиметрового диапазона.

Объектом исследования являлись волноводные смесители, изготовленные из пленок NbN толщиной 3-4 нм, напыленные на подложки из кристаллического кварца, а также ВТСП джозефсоновские переходы на бикристаллических подложках из Zr02 и GaNd03.

Исследование шумовых характеристик волноводных смесителей проводилось в диапазоне частот 1.0-1.27 ТГц и 1.45-1.55 ТГц. Измерение полосы преобразования смесителей проводилось на частотах 0.8 ТГц и 1.26 ТГц по оригинальной методике с использованием разогретого теплового источника.

Микроволновый отклик ВТСП ДП измерялся в диапазоне частот 131-148 ГГц и 0.53-0.55 ТГц.

В работе были получены следующие новые научные результаты.

1. Созданы и исследованы новые волноводные смесители для частот 1-1.27 ТГц на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения из сверхпроводящих пленок NbN толщиной 3-4 нм с использованием подслоя MgO толщиной 200 нм

2. Впервые проведены измерения шумовой температуры NbN вол-новодного смесителя с подслоем MgO в диапазоне частот 1.451.55 ТГц. В экспериментах был впервые использован полностью твердотельный гетеродинный источник.

3. Впервые показана возможность значительного расширения полосы промежуточных частот волноводных NbN смесителей на кварцевой подложке до 3.7 ГГц за счет применения подслоя оксида магния между пленкой и подложкой. Предложена новая методика измерения полосы ПЧ смесителя при использовании нагретого тела в качестве источника сигнала.

4. Впервые обнаружено уменьшение времени релаксации электронной температуры волноводного NbN смесителя с увеличением напряжения при исследовании импеданса смесителя на промежуточной частоте.

5. Показана применимость модели неупругого резонансного тунне-лирования квазичастиц через конечное число локализованных состояний в проводящем канале для описания поведения зависимостей проводимости джозефсоновских переходов на бикристаллической подложке из галлата неодима GaNdC^.

6. Показано улучшение согласования джозефсоновских переходов и их последовательных цепочек с падающем излучением при облучении ДП со стороны подложки.

В результате сформулированы следующие положения, которые выносятся на защиту.

1. Волноводные смесители с подслоем MgO между сверхпроводящей пленкой NbN толщиной 3-4 нм имеют двухполосную шумовую температуру 1000 К при частоте излучения гетеродина 1.036 ТГц.

2. Шумовая температура волноводных NbN смесителей с подслоем MgO близка к двадцатикратному значению квантового предела и составляет 1450 К в диапазоне частот 1.44-1.56 ТГц при применении полностью твердотельного источника гетеродина.

3. Значение полосы промежуточных частот волноводных NbN разогрев-ных смесителей, изготовленных на подложке из кристаллического кварца с применением подслоя MgO, в оптимальной по шумовым параметрам точке достигает 3.7 ГГц и возрастает с увеличением напряжения смещения.

4. Время релаксации электронной температуры, полученное из исследования зависимости импеданса смесителя на ПЧ, уменьшается от 41 до 27 пс при увеличении напряжения смещения от оптимального до удвоенного оптимального.

5. Квазичастичная проводимость в ВТСП ДП на бикристаллической подложке из NdGa03 при V>VC осуществляется путем неупругого резонансного туннелирования через конечное число локализованных состояний.

Практическая значимость работы определяется созданием и использованием NbN волноводных смесителей терагерцового диапазона частот, являющихся основными элементами реального приемника. Такой приемник применяется для наблюдений спектральных линий СО (J 9-»8) молекулярного облака созвездия Ориона на частоте 1.0369 ТГц, проводимых на терагерцовом телескопе Смитсоновской астрофизической обсерватории (САО), установленном на вершине Cerro Sairecabur, Чили [49]. Это пока единственный в мире гетеродинный приемник терагерцового диапазона, работающий на частоте выше 1 ТГц.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка публикаций автора и литературы. Объем работы составляет 177 страницы, включая 40 рисунков и 7 таблиц. Библиография включает 164 наименования.

Итак, основные результаты диссертации заключаются в следующем

1. Созданы и исследованы волноводные смесители на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения для частот 1-1.27 ТГц. из сверхпроводящих пленок NbN толщиной 3-4 нм, напыленных на кварцевую подложку с использованием подслоя MgO толщиной 200 нм.

2. Реализован практический приемник с волноводным NbN смесителем применяющийся в настоящее время на Терагерцовом телескопе Смит-соновской астрофизической обсерватории в интервале частот 1.011.27 ТГц.

3. Впервые проведены измерения шумовой температуры NbN волновод-ного смесителя с подслоем MgO в диапазоне частот 1.45-1.55 ТГц с твердотельным гетеродинным источником. Шумовая температура близка к двадцатикратному значению квантового предела.

4. Предложена новая методика измерения полосы ПЧ смесителя при использовании нагретого тела в качестве источника сигнала.

5. Показана возможность значительного расширения полосы промежуточных частот волноводных NbN смесителей до 3.7 ГГц за счет применения подслоя оксида магния между пленкой и подложкой. Обнаружено расширение полосы ПЧ смесителя при увеличении напряжения.

6. Проведены измерения импеданса смесителя на промежуточной частоте. Показано, что постоянная времени смесителя, полученная из измерения импеданса, соответствует результатам измерения полосы смесителя. Полученное время релаксации электронной температуры т© уменьшается с увеличением приложенного напряжения.

7. Показано, что транспорт квазичастичной компоненты тока в ВТСП ДП на бикристаллической подложке из галлата неодима GaNd03. осуществляется путем неупругого резонансного туннелирования через конечное число локализованных состояний в проводящем канале.

8. Показано улучшение согласования ДП и их последовательных цепочек с падающем излучением при облучении со стороны подложки.

9. Получен селективный джозефсоновский отклик цепочки ДП на излучение с частотой 0.53 ТГц с оцененной шириной линии собственной джо-зефсоновской генерации 53 ГГц.

В заключении, автор хотел бы выразить признательность своему научному руководителю профессору Гольцману Григорию Наумович за постоянное внимание и руководство в осуществлении данного диссертационного исследования, а также при написании диссертации. Профессору Ильину Вадиму Алексеевичу, курировавшему работу над исследованием джозефсоновских переходов в рамках данной диссертации. Диссертация была бы далеко не полной без неоценимой помощи и содействия в работе доктора Эдварда Тонга и доктора Рэя Бланделла, а также всего коллектива Лаборатории субмиллиметровых приемников Смитсоновской астрофизической обсерватории. Хотелось бы выразить благодарность своим коллегам, С.И.Свечникову, С.И. Чередниченко, Ю.Б. Вахтомину, С.В. Антипову за плодотворные обсуждения, Д.Н. Лудкову за помощь в подготовке и проведению части экспериментов, Б.М. Воронову, К.В. Смирнову, Н.В. Кауровой за изготовление структур, а также обязательно В.М. Матвиенко, О.В. Минаевой, Р.В. Ожегову и всему коллективу Учебно-научного радиофизического центра МПГУ за помощь и неизменную дружескую поддержку.

Список публикаций автора

1.*A.P. Lipatov, V.A. Ilyin, A.A. Verevkin, D.V. Meledin, and O.V. Snigirev, "The Nature of the Response and Conductivity of YBaCuO Josephson Junctions made on YSZ Bicrystal Substrate", Proc. ISEC'97, V.2, P.129-134, 1997. 0,4 п.л. (авторских - 20%).

2.*A.A. Веревкин, B.A. Ильин, А.П. Липатов, Д.В. Мел един, А.А. Наумов "Характеристики последовательных цепочек YBaCuO джозефсонов-ских переходов на бикристаллической подложке", Письма в ЖТФ. 1998. Т.24. №24. С. 83-890, 0.3 п.л. (авторских - 25%).

3.*Д.В. Меледин, В.А. Ильин, А.П. Липатов, А.А. Наумов "Установка для измерения электрофизических параметров джозефсоновских переходов из высокотемпературных сверхпроводников", Учебный эксперимент в высшей школе. Саранск 1998. №1. С.27-35. 0,4 п.л. (авторских - 25%).

4.*D.V. Meledin, A.P.Lipatov, А.А.Verevkin, V.A.Ilyin, and V.A.Serjantov, "Conductivity and Microwave Response of YBaCuO Josephson Junctions on YSZ Bicrystal Substrate", IEEE Trans, on Applied Supercond, Vol. 9(2), P.3229,1999. 0,5 п.л. (авторских - 25%).

5.*D. Meledin, C.Y.-E. Tong, R. Blundell, N.Kaurova, K.Smirnov, B. Voronov, and G. Goltsman, "The sensitivity and IF bandwidth of waveguide NbN Hot Electron Bolometer mixers on MgO buffer layers over crystalline quartz," in Proc. 13th Int. Symp. on Space THz Technology, Cambridge, MA, USA, 2002, pp. 65-72. 0,4 п.л. (авторских - 25%).

6.*D. Meledin, C.Y.-E. Tong, R. Blundell, N.Kaurova, K.Smirnov, B. Voronov, and G. Goltsman, "Study of the IF bandwidth of NbN HEB mixers based on crystalline quartz substrate with an MgO buffer layer," IEEE Trans. Appl.

Supercond., vol.13, no.2, pp.164-167, June, 2003. 0,5 пл. (авторские не разделены).

7.*R. Blundell, J. Barrett, H. Gibson, C. Gottleib, T. Hunter, R. Kimberk, S. Leiker, D. Marrone, D. Meledin, S. Paine, D.C. Papa, R. Plante, P. Riddle, M. Smith, T. Sridharan, С. E. Tong, R. Wilson, M. Diaz, L. Bronfman, J. May, A. Otarola, S. J. Radford, "Prospects for Terahertz Radio Astronomy from Northean Chile", Proc. of 13 Int. Symp. on Space Terahertz Technology, Cambridge, MA, March 2002, p.159-163, 0,5 пл. (авторские не разделены).

8.*C.-Y. Edward Tong, D.V. Meledin, D. P. Marrone, S. N. Paine, H. Gibson and R. Blundell, "Near Field Vector Beam Measurements at 1 THz," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 13, pp. 235-237, June 2003. 0,2 пл. (авторские не разделены).

9.*C.-Y. Edward Tong, D. Meledin, D. Loudkov, J. Kawamura, N. Erickson, I. Mehdi, R. Blundell, and G. Gol'tsman, "A 1.5 THz Hot-Electron Bolometer Mixer Operated by a Planar Diode Based Local Oscillator," IEEE MTT-S Digest, pp. 751-754, Philadelphia, PA, June 2003. 0,2 пл. (авторские не разделены).

Заключение.

1. G. Phillips and J. Keene, Submillimeter astronomy, Proc. 1.EE,vol. 80, pp. 1662-1678, Nov. 1992.

2. P. H. Siegel, Terahertz Technology, Proc. IEEE, vol. 50, No. 3, March 2002, pp. 910-928.

3. D. Leisawitz, et al., Scientific motivation and technology requirements for the SPIRIT and SPECS far-infrared/submillimeter space interferometers, in Proc. SPIE, vol. 4013, Munich, Germany, Mar. 29-31, 2000, pp. 36^6.

4. V. Belitsky "MM and sub-mm instrumentation for radio astronomy," presented on Masers and Molecules workshop, Sept. 18-19, 2003, Sarohus, Sweden.

5. J.Black "Scientific drivers for APEX," presented on Masers and Molecules workshop, Sept. 18-19, 2003, Sarohus, Sweden.

6. R. L. Brown, "Technical specification of the millimeter array," Proc.SPIE-Int. Soc. Opt. Eng., no. 3357, pp. 231-^41, 1998.

7. N. Wyborn, "The HIFI heterodyne instrument for FIRST: Capabilities and performance," in Eur. Space Agency Symp., Grenoble, France, Apr.15.17, 1997, pp. 19-24.

8. K. Rohlfs, T.R. Wilson, "Tools of Radioastronomy," Third Edition, Spriger, 2002.

9. P. L. Richards, "Bolometers for infrared and millimeter waves," J. Appl.Phys., vol. 76, no. 1, pp. 1-24, July 1994.

10. B. S. Karasik, W. M. McGrath, E. M. Gershenson, and A. Sergeev,"Hot-electron direct detectors: Feasibility of NEP 10 W/pHz atsubmillimeter waves," presented at the Space Astrophys. Detectors andDetector Tech. Workshop, Baltimore, MD, June 26-30, 2000.

11. J.E.Carlstrom and J.Zmuidzinas, "Millimeter and Submillimeter Techniques", "Reviews of Radio Science 1993-1995", ed. W.R.Stone, Oxford, The Oxford University Press., 1996

12. Josephson B.D. Possible new effects in superconductor tunneling. // Phys. Lett. 1962. V. 1. №7. P. 251-263.

13. Yu. Ya. Divin, O.Yu. Polyansky, and A.Ya.Shul'man, "Incoherent radiation spectroscopy by means of Josephson effect," Sov. Tech. Phys. Lett., v.6, pp. 454-455,1980.

14. Розанов Б.А., Розанов С.Б. Приемники миллиметровых волн. М., Радио и связь, 1989. 168 с.

15. Bednorz J.G., Muller К.А. Possible high Тс superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. //Phys. B. Condensed Matter, V.64, p.189-192,1987.

16. M.Tarasov, A.Shul'man, O.Polyansky, E. Kosarev, Z.Ivanov et al., "350750 ГГц Response and Noise in YBCO bicrystal Josephson Junctions," IEEE Trans. Appl. Conduc,

17. E.N. Grossman, L.R. Vale, D.A.Rudman "Microwave noise in high-Tc Jo-sephson Junctions," Appl. Phys. Lett., v.66, pp.1680-1682, 1995.

18. A.H.Miklich, J. Clark, M.S. Colclough, and K.Char," Flicker (1/f) noise in biepitaxial grain boundary junctions of YbaCuO", Appl. Phys. Lett., v.60, 1899, 1992.

19. Kupriyanov M. Yu., Tsai J.S., "Progress in understanding the physics of HTS Josephson junctions", IEEE Trans, on Appl. Supercond. 1995. V. 5. №2. P. 2531-2534.

20. Гершензон Е.М.,Гершензон M.E., Гольцман Г.Н., Семенов А.Д., Сергеев А.В. Разогрев электронов излучением и время неупругого электрон-фононного рассеяния в соединении YBaCuO. // Письма в ЖЭТФ, 1987, Т.46, №6, С.226-228.

21. Sergeev A.V., Reizer M.Yu. Photoresponse mechanisms of thin superconducting films and superconducting detectors. //Int. Journ. Modern Phys. B. 1996. V10. №6. P.635-667.

22. G.N.Gol'tsman, P.Kouminov, I. Goghidze, E.M.Gershenzon. Nonequilibrium kinetic inductive response of YBaCuO thin films to low-power laser pulses // Physica C, 235-240,1979 (1994).

23. P.L. Richards et al, "Quasiparticle heterodyne mixing in SIS tunnel junctions", Appl.Phys.Lett, v.34, p.345, 1979.

24. C.Y.E. Tong, R. Blundell, S.Paine, D.C. Papa et al., "Design and characterization of 200-300 GHz fixed tuned SIS receiver," IEEE Trans, on Micr. Theory and Tech., v. 44, num.9, pp. 1548-1566,1996.

25. B. Jackson, A. Baryshev, G. de Lange et al., "Low noise 1 THz SIS mixer incorporated a NbTiN/Si02/Al tuning circuit, " Appl. Phys. Lett., vol. 79, num.3, 2001.

26. J.E.Carlstrom and J.Zmuidzinas, "Millimeter and Submillimeter Techniques", "Reviews of Radio Science 1993-1995", ed. W.R.Stone, Oxford, The Oxford University Press., 1996

27. E.M.Gershenzon, G.N.Gol'tsman, Yu.P.Gousev, A.I.Elant'ev, and

28. A.D.Semenov, "Electromagnetic Radiation Mixer Based on Heating in Resistive State of Superconductive Nb and YBaCuO Films," IEEE Trans, on Mag., vol. 27, №2, pp. 1317-1320, 1991.

29. E. M. Гершензон, M. E. Гершензон, Г. H. Гольцман, А. Д. Семенов, А.

30. B. Сергеев, "Разогрев квазичастиц в сверхпроводящей пленке, находящейся в резистивном состоянии" // Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 34. Вып. 5. С. 281-285.

31. Е. М. Гершензон, М. Е. Гершензон, Г. Н. Гольцман, А. Д. Семенов, А. В. Сергеев, "Разогрев электронов в резистивном состоянии сверхпроводника под действием электромагнитного излучения" // ЖЭТФ. 1984. Т. 86. Вып. 2. С. 758-774.

32. Е. М. Гершензон, М. Е. Гершензон, Г. Н. Гольцман, А. Д. Семенов, А. В. Сергеев,"Неселективное воздействие электромагнитного излучения на сверхпроводящую пленку в резистивном состоянии" // Письма в ЖЭТФ. 1982. Т. 36. Вып. 7. С. 241-244.

33. В. Karasik, В. Delaet, W.R. McGrath, J. Wei, M. Gershenson, A. Sergeev, "Experimental Study of Superconducting Hot-Electron Sensors for Submm Astronomy, " IEEE Trans. Appl. Supercond., 13(2), pp. 188-191, June 2003.

34. D.Prober, "Superconducting terahertz mixer using a transition-edge micro-bolometer" Appl.Phys.Lett. 62(17), 2119, 1993.

35. A. Skalare, W. R. McGrath, B. Bumble, H. G. LeDuc, P. Burke, A. Verhei-jen, R. Schoelkopf, D. Prober, "Large bandwidth and low noise in a diffusion-cooled hot-electron bolometer mixer", Appl.Phys.Lett. 68, 1558, 1996

36. P.J. Burke, R.J. Scholelkopf, D.E. Prober, A. Skalare, B.S.Karasik, M.C.Gaidis, W.R. McGrath, B. Bumble, and H.G. LeDuc, J.Appl.Phys. 85 (3), p.1644,1999.

37. E.M.Gershenzon, G.N.Gol'tsman, A.I.Elant'ev, B.S.Karasik, and S.E.Potoskuev, "Intense Electromagnetic Radiation Heating of Electrons of a Superconductor in the Resistive State," Sov. J. Temp. Phys., 14(7), 414-420, 1988.

38. E.Tong, J.Kawamura, T.Hunter, D.Papa, R.Blundell, F.Patt, G.Gol'tsman, E.Gershenzon, "Successful Operation of a 1 THz NbN Hot-Electron Bolometer Receiver," Proc.of 11th of Space Terahertz Technology, p.49-59, Ann Arbor, MI, USA, 2000.

39. J.Kawamura, T. R. Hunter, C.-Y. Edward Tong, R. Blundell, D. C. Papa, W. Peters, T. Wilson, C. Henkel, G. Gol'tsman, E. Gershenzon, "Ground-based terahertz CO spectroscopy towards Orion", A&A 394, 271-274 (2002)

40. D. Marrone, J. Barrett, J. Battat, F. Bensch, R.Blundell, M. Diaz, H. Gibson, T. Hunter, D. Meledin, S. Paine, D.C. Papa, S. J. Radford, M. Smith С. E. Tong, " A map of OMC-1 in J = 9-*8," submitted to ApJ, 2003

41. K.S.Hong, P.F.Marsh, G.I.Ng, D.Pavlidis, and C.H.Hong, "Optimization of MOVPE Grown InxAli.x/In0.53Ga0.47As Planar Heteroepitaxial Schottky Diodes for Terahertz Applications," IEEE Trans. Electron Devices, ED-41, pp. 14891497, 1994.

42. G.Chin, "Optically Pumped Submillimeter Diodes Heterodyne receivers: Astrophysical Observations and Recent Technical Developments." Proc. IEEE, 80, pp.1788-1799.

43. N.R.Erickson, "Low noise Submillimeter receivers Using Single-Diode Harmonic Mixers." Proc. IEEE, 80, pp. 1721-1728,1992.

44. J.R.Tucker, "Quantum limited detection in tunnel junction mixers", IEEE J.Quantum Electron., v.15, p.1234, 1979

45. J.R.Tucker and M. J.Feldman, "Quantum detection at millimeter wavelength", Rev. Mod. Phys.,v.57, p.1055, 1985

46. A.R.Kerr, "Some Fundamental and Practical Limitations on Broad-Band Matching to Capacitive Devices, and the Implications for SIS Mixer Design," IEEE Trans. Microwave. Theory Tech., 43, pp. 2-13,1995.

47. C.Y.E. Tong, R.Blundell, B. Bumble, J. Stern, H. Leduc," Sub-mm distributed quasipartical receiveremploying a non-linear transmission line," Proc. 7th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.47, Charlottesville, Virginia, USA, March 1996

48. A. Karpov, J. Blondel, M.Voss, and K.Gundlach", IEEE Trans. Appl. Supercond., v.9, p.4456, 1999.

49. G. Chattopadhyay, F. Rice, D. Miller, H.G. LeDuc, and J. Zmuidzinas,"A 530-GHz Balanced Mixer," IEEE Microwave and Guided Wave Lett., vol. 9, no. 11, pp.467-469, Nov. 1999.

50. M.J. Wengler, "Submillimeter-Wave Detection with Superconducting Tunnel Diodes", Proc. of the IEEE, v.80, n.l 1, 1992

51. G.de Lange, J.J. Kuipers, T.M. Klapwijk et al., J. Appl. Phys., vol. 77, p. 1795,1995.

52. G.de Lange et al, "Development of a 170-210 GHz 3x3 micromashined SIS imaging array", Proc. 8th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.518, Harvard University, USA, March 1997

53. Belitsky V., Tarasov M.A., "SIS Junction Reactance Complete Compensation", IEEE Trans, on Magnetic, , MAG- 27, v. 2, pt. 4, pp. 26382641, 1991.

54. V.Yu.Belitsky, E.L.Kollberg, "Tuning circuit for NbN SIS mixer", Proc. 7th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.234, Charlottesville, Virginia, USA, March 1996

55. C.Y.E. Tong, L. Chen, and R. Blundell, "Theory of Distributed Mixing and Amplification in a Superconducting Quasi-Particle Nonlinear Transmission Line," IEEE Trans, on MTT., v. 45, num.7, pp. 1086-1092, 1997.

56. M.J.Feldman and S.Rudner, "Mixing with SIS arrays", Reviews of IR and MM Waves, K.J.Button, Ed. N.York, Plenum, p.47,1983

57. S.Shitov, M. Levitchev, A. Veretennikov, V. Koshelets et al, "Superconducting integrated receiver as 400-600 GHz tester for coolable device", IEEE Trans. Appl. Supercond., 11, n.l, pp. 832-835, 2001.

58. H .van de Stadt et al, "An improved ITHz waveguide mixer", Proc. 7th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.536, Charlottesville, Virginia, USA, March 1996

59. J.R.Gao et al, "Fabrication of Nb-SIS mixers with UHV evaporated Al strip lines", Proc. 7th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.538, Charlottesville, Virginia, USA, March 1996

60. H.G.LeDuc et al, "Submicron-area NbN/MgO/NbN tunnel junctions for SIS mixer applications", IEEE Trans.Magn., 27, p.3192, 1991

61. A. Karpov, D. Miller , F. Rice, J. Zmuidzinas et al.," Low noise 1.2 THz SIS receiver", Proc. 12th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p.21, San Diego, CA, USA, 2001.

62. F. Arams, C. Allen, B. Beyton, E. Sard, "Millimeter mixing and detection in bulk InSb", Proc. IEEE, vol. 54, pp. 308-318, 1966ю

63. E. H. Putley, "Impurity Photocondactivity in n-type InSb", Proc. Phys. Soc.,, vol.76, p. 802,1960.

64. J.X. Jang, J. Li, C.F. Musante, and K.S. Ingvesson, Appl.Phys.Lett., v.66, p. 1983,1995.

65. M.Lee, L.Pfeiffer, and K.West," Very Wide IF Bandwidth in High-Mobility Two-dimentional Electron Gas Semiconductor Heterostructure Mixers," Proc. 12th Int. Symp. on Space Terahertz Technology, p. 102, San Diego, CA, USA, 2001.

66. B.L.Altshuler and A.G.Aronov, in Modern Problems in Condenced matter Science, North-Holland Pub. Co. Amsterdam-NY, 1985.

67. W.H.Parker, Phys.Rev. В 12, 3667,1975.

68. N.Perrin and C.Vanneste, "Response of superconducting films to periodic optical irradiation", Phys. Rev. B28, 5150 (1983).

69. N.Perrin and C.Vanneste, "Dynamic behavior of a superconductor under time-dependent external excitation", J.Physique. 48,1311 (1987).

70. E.M.Gershenzon, M.E.Gershenzon, G.N.Gol'tsman, A.M.Lyul'kin, A.D.Semenov and A.D.Semenov, "Electron-phonon interaction in ultrathin Nb films", Sov.JJETP, v.70, pp.505-511,1990.

71. Yu.P.Gousev, G.N.Gol'tsman, A.D.Semenov, E.M.Gershenzon, R.S.Nebosis, M.A.Heusinger, and K.F.Renk, "Broadband ultrafast superconducting NbN detector for electromagnetic radiation", J.Appl.Phys., v.75, pp.3695-3697, 21994.Phys.

72. A.Rothwarf and B.N.Taylor, Phys.Rev.Lett. 19, 27, 1967.

73. S.B.Kaplan, "Acoustic matching of superconducting films to substrates", J. Low.Temp.Phys., v.37, pp.343-365,1979

74. S. Cherednichenko et al., Int. Symp. on Space THz Technology, Cambridge, USA, 245, (1997).

75. J.W.Bremer, and V.E. Newhouse, Phys.Rev. Lett.,vol.1, p. 282, 1958.

76. W.J. Skocpol, M.R. Beasley, and M. Tinkham, J. Appl. Phys., vol.45, p.4054, 1974.

77. D. W. Floet, E. Miedema, Т. M. Klapwijk, J. R. Gao, "Hotspot mixing: a framework for heterodyne mixing in superconducting hot electron bolometers", Appl. Phys. Lett. 74, 433 (1999).

78. D. W. Floet, Т. M. Klapwijk, J. R. Gao, P. A. J. De Krote, "Bias dependence of the thermal time constant in diffusion-cooled hot electron bolometer mixers, Appl. Phys. Lett. 77,1719 (2000)

79. H. Merkel, P. Khosropanah, D. W. Floet, P.Yagoubov et al.,"Conversion gain and fluctuation noise of phonon-cooled HEB in hot-spot model," IEEE Trans, on MTT., v. 48, no.4, pp. 690-699, 2000.

80. A. Semenov, and H.-W. Huebers, "Bandwidth of Hot Electron Bolometer Mixer according to the Hot Spot Model," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol.11, no.l, p. 196, 2001.

81. J. Mather, "Electrical self-heating calibration of nonideal bolometers," Appl. Optics., vol. 23, no. 18, pp. 3181-3183, Sept. 1984.

82. B. Karasik and A. Elantiev, "Analysis of the noise performance of a hoh-electron superconducting bolometer mixer," in Proc. 6th Int. Symp. on Space THz Technology, USA, 1995, pp. 229-246.

83. H.Ekstrom, B.Karasik, E.Kollberg, and S.K.Yngvesson, "Conversion Gain and Noise of Nb Superconducting Hot Electron Mixers," IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 43, pp. 938-947,1995.

84. G.N. Gol'tsman, B.S. Karasik, O.V. Okunev, A.L. Dzardanov, E.M. Gershenzon, H. Ekstrom, S. Jacobsson, E. Kollberg, IEEE Trans, on Appl. Supercond 5, 3065 (1995).

85. B.S. Karasik and A.I. Elantiev, Appl. Phys. Lett. 68, 853 (1996).

86. H.Ekstrom, B.S.Karasik, "Electron temperature fluctuation noise in hot-electron superconducting mixers", Appl.Phys.Lett. 66,3212(1995).

87. J. Shubert, A. Semenov, H.-W. Hubers wt al.," Noise temperature and sensitivity of NbN Hot-electron mixer at frequencies from 0.7 THz to 5.2 THz," Proc.of 10th of Space Terahertz Technology, pp.190-199, Charlottesville, VI, USA, 1999.

88. A.Semenov, G.N. Goltsman, R. Sobolewski, "Hot-Electron Effect in Superconductors and Its Applications for Radiation Sensors", LLE Review, V 87, pp 134-152, 2002.

89. N. Erickson, G. Narayanan, R. Grosslein, G.Chattopadhyay, A. Maestrini, E. Schlecht, I. Mehdi, and S.Martin, "1500 GHz tunable source using cascaded planarfrequency doublers," in Proc. 13th Int. Sym. Space THzTech, pp. 177186, Harvard Univ., Mar.2002.

90. Шриффер Дж. Теория сверхпроводимости. М., Наука, 1970, 416 с.

91. Гинзбург B.JL, Ландау Л.Д. К теории сверхпроводимости // ЖЭТФ. 1950. Т.20. С. 1064-1081.

92. Бароне А.Л. Патерно Дж. Эффект Джозефсона. Физика и применения. М. Мир. 1984.

93. Лихарев К.К. Введение в динамику джозефсоновских переходов. М., Наука, 1985.

94. Кошелец В.Г., Овсянников Г.А. Криогенные СВЧ устройства. // Зар. радиоэлектроника. 1983. N 6. С. 31-50.

95. Лихарев К.К., Мигулин В.В. Приемники миллиметрового диапазона на основе эффекта Джозефсона. (Обзор). // РЭ. 1980. Т.25. №6. С.1121-1142.

96. Лихарев К.К. Сверхпроводящие слабые связи: стационарные процессы // УФН. Т. 127. В. 2. С. 185-220.

97. Лихарев К.К. Физические основы криоэлектроники. // Зар. радиоэлектроника. 1983. №6. С. 4-15.

98. Gross R. et al. Physics and Technology of High Temperature Superconducting Josephson Junctions // IEEE Trans. On Appl. Supercond. 7. 2929. 1997

99. Лихарев К.К. Системы с джозефсоновскими контактами. М., МГУ. 1978, 446 С.

100. Асламазов Л.Г., Ларкин А.И. // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т.9. С. 150-154.

101. Кулик И.О., Янсон И.К. "Эффект Джозефсона в сверхпроводящих туннельных структурах" М., Наука, 1970. 272 С.

102. M.Tarasov, E.Stepantsov, D.Golubev, Z.Ivanov, D.Chuvaev, "Submillimeter-Wave Mixing and Noise in HTS Josephson." IEEE Trans. Appl. Supercond., vol.9, pp. 3761-3764, 1999.

103. Kanter H. and Vernon F.L. High frequency response of Josephson point contacts II J. Appl Phys. 1972. V. 43. PP. 3174-3183.

104. Гудков A.JI., Куликов B.A., Лаптев B.H. и др. Детектирующие свойства цепочек торцевых джозефсоновских переходов. // Письма в ЖТФ. 1987. Т. 13. №18. С.1109-1112.

105. Likharev К.К., Kuzmin L.S., Ovsyannikov G.A. Mutual phase locking in multijunction josephson arrays. // IEEE Trans. MAG. V.17. P.lll-115.1981.

106. Dai Y.D. and Kao Y.H. Voltage locking of dissimilar Josephson junction array in a resonant cavity // J. Low Temp. Phys. 1981. V 43. pp. 411-417.

107. Кузьмин Л.С., Лихарев K.K., Овсянников Г.А. Взаимная синхронизация джозефсоновских переходов // РЭ. 1981. Т. 26. С. 1067-1078.

108. Овсянников Г.А., Кузьмин Л.С., Лихарев К.К. Взаимная синхронизация в многоконтактных джозефсоновских структурах // РЭ. 1982. Т. 27. С. 1613-1621.

109. Аматуни Л.Э., Губанков В.Н., Овсянников Г.А. Исследование СВЧ свойств цепочек джозефсоновских мостиков. // ФНТ. 1983. Т.9. С. 939-943.

110. Hansen В., Lindelof М. Static and dynamic interaction between Josephson junctions // Rev of Modern Phys., v 56, N3, pp. 431 459. 1984.

111. Гудков А.Л., Куприянов М.Ю., Лихарев К.К. Свойства джозефсоновских переходов с прослойкой из аморфного кремния. // ЖЭТФ. 1988. Т. 94. №7. С. 318.

112. Гудков А.Л., Ильин В.А., Лаптев В.Н. и др. Сигнальные и шумовые характеристики последовательных цепочек торцевых джозефсоновских переходов. //ЖТФ. 1988. Т. 58. №11. С.2261-2263.

113. Бисли М.Р. Тонкие пленки высокотемпературных сверхпроводников. // ТИЕЭР. 1989. Т. 77. №8. С.57-76

114. Лихарев К.К., Семенов В.К., Зорин А.Б. Новые возможности для сверхпроводниковой электроники // Итоги науки и техники (ВИНИТИ АН СССР), сер. Сверхпроводимость. 1989. T.l. 74С.

115. Головашкин А.И. Высокотемпературные сверхпроводящие керамики. //УФН. 1987. Т. 152. №4. С. 553-573.

116. Dimos D., Chaudhari P., Manhart J., LeGoues F.K. Orientation dependence of grain-boundary crytical currents in YBa2Cu307 bicrystals. // Phys. Rev. Lett., 1988, V.61,№2, P. 219-222.

117. Dimos D., Chaudhari P., Manhart J. Superconducting transport properties of grain boundaries in YiBa2Cu307 bicrystals. // Phys. Rev. В 1990. V. 41. №7. P. 4038-4049.

118. Венгрус И.И. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. М., МГУ, 1995

119. Глазман Л.И., Матвеев К.А. Неупругое туннелирование через тонкие аморфные пленки // ЖЭТФ, 1988. Т. 94. С. 332-341.

120. Венгрус И.И., Куприянов М.Ю., Снигирев О.В., и др. Механизм токо-переноса в джозефсоновских ВТСП ДП на бикристаллах. // Письма в ЖЭТФ, 1994. Т. 60. №5. С. 372-376.

121. Липатов А.П., Веревкин А.А., Венгрус И.И., Снегирев О.В. Природа СВЧ-отклика ВТСП ДП на бикристаллической подложке. // Письма в ЖЭТФ, 1996, В. 64.№6. С. 417-422.

122. Девятов И.А., Куприянов М.Ю. Неупругое резонансное туннелирование в S-Sm-S туннельных структурах. // Письма в ЖЭТФ. Т. 65. №2. С. 159-163. 1997.

123. Т. Saton, М. Hidaka, M.Yu. Kupriyanov, and J.S. Tsai, IEEE Trans. Appl. Supercond., 5, 2612 (1995).

124. Константинян К.И., Маштаков А.Д., Овсянников Г.А. и др. Микроволновый отклик джозефсоновского перехода в YBaCuO на подложке со ступенькой малой высоты. ЖЭТФ. 1995. Т. 107. В. 5. С. 1742-1755.

125. Ovsyannikov G.A., Constantinyan K.Y., Mashtakov A.D. et al. Microwave Spectrum of Josephson Radiation in Biepitaxial YBCO Junction // Proceedings of ISEC'95. P. 49-51, 1995.

126. Венгрус И.И., Красносвободцев С.И., Куприянов М.Ю. и др. Тонкопленочный ВТСП сквид-магнетометр на бикристаллической подложке SrTi03 // СФХТ 1994. Т. 6. С. 1730-1734.

127. D.K. Schroder, "Semiconductors materials and device characterisation," John Willey, NY, 1990.

128. G.K. Reeves, and H.B. Harrison, IEEE Electron Device Lett., EDL-3, p.lll, 1982.

129. M. Kroug, "Hot Electron Bolometric Mixers for a quasi-optical terahertz receiver", Ph.D. thesis, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2001.

130. Маресов А.Г. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. М: МГУ, 1996.

131. Golovashkin, АЛ., Ekimov, E.V., Krasnosvobodtsev, S.I.; Pechen', E.V., "Single-crystal films of high-temperature superconductors with the perovskite structure," Pis'ma v ZhETF, v 47, n 3, 1988, p 157-159.

132. B. S. Karasik, M. C. Gaidis, W. R. McGrath, B. Bumble, and H. G. LeDuc, "A low-noise superconductive Nb hot-electron mixer at 2.5 THz," in Proc. 8th Int. Symp. on Space THz Technology, Cambridge, MA, USA, 1997, pp. 55-66.

133. Вольф E.J1. Принципы электронной туннельной микроскопии. Киев: Наукова Думка. 1990. 454 с.

134. Валитов Р.А., Дюбко С.В., Макаренко Б.И. Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. М: Радио и связь. 1984. 296 с.

135. R. Blundell, and C.Y-.E. Tong,"Understanding noise in SIS mixers," Int. Jour. Of Infrared optics and mmwave, 1991.

136. J. Kawamura, S.Paine, and D.C. Papa,"Spectroscopic measurement of optical elements for submillimeter receivers," in Proc. 7th Int. Symp. on Space THz Technology, Charlottesville, VI, USA, 1997, pp. 349-355.

137. Е.М.Гершензон, Г.Н.Гольцман, Ю.П.Гусев, А.Д.Семенов, "Неравновесный отклик тонких пленок NbN на излучение миллиметрового и оптического диапазонов",

138. A.D.Semenov, R.S.Nebosis, Yu.P.Gousev, M.A.Heusinger, and K.F.Renk, Phys. Rev. B52, 581 (1995).

139. Beck A., Stenzel A., Froehlich O.M. et al. Fabrication and Superconducting Transport Properties of Bicrystal Grain Boundary Josephson Junctions on Different Substrates // IEEE Trans, on Appl. Supercond. 1995. V. 5. 1 2. P. 2192-2195.

140. Веревкин A.A., Ильин B.A., Липатов А.П. //СФХТ. 1995. Т.8. N.5-6. С.745-756.

141. G.A.Ovsyannikov, A.D. Mashtakov, I.M.Kotelanski et al. New Technique in Fabrication of High-Tc Superconducting Step-Edge Junctions // Proc. ISEC'97. 1997. V.2. P.76-78.